DE3019832A1

DE3019832A1 - Treiberschaltung fuer eine fluessigkristallanzeigematrix

Info

Publication number: DE3019832A1
Application number: DE19803019832
Authority: DE
Inventors: Minoru Hosokawa; Masayuki Ikeda; Satoru Yazawa
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1980-12-11
Also published as: US4393380A; GB2050668A; GB2050668B; DE3019832C2

Description

Treiberschaltung für eine Flüssigkristallanzeigematrix

Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für eine Flussigkristallanzeigematrix nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Anzeigesystemen, bei denen die elektrooptischen Eigenschaften verschiedenerArten von Flüssigkristallen ausgenutzt werden, steuert man die Flüssigkristalle allgemein mit einer Wechselspannung an, äa sie bei Ansteuerung mit einer Gleichspannung eine kurze Lebensdauer besitzen oder da sie zur Beibehaltung der Anzeigequalität, etwa der Homogenität des angezeigten BiIdBs_x mit Wechselspannung betrieben werden müssen. Die Flüssigkristalle werden daher, einfach gesagt, mit einem Wechselstrom bei einer Betriebsspannung betrieben, die annähernd zweimal so hoch wie die Betriebsspannung für Gleichsstrombetrieb ist. Will man einen Betriebsspannungsbereich erhalten, der nahezu gleich der Betriebsspannung für Gleichstrombetrieb ist, muß man die an die beiden Elektroden, zwischen denen sich der Flüssigkristall befindet, angelegten Signalpotentiale umkehren. Diese an sich bekannten Probleme sollen zunächst anhand der Fig. 1 bis 3 näher dargestellt werden. Fig. 1 zeigt als Beispiel eine bekannte Schaltungsanordnung für ein Matrix-Bildwiedergabesystem, auf die sich die Erfindung bezieht und die Transistoren zur Auswahl der Bildelemente aufweist.

Eine gestrichelte Linie 1 umgibt eine in Form einer Matrix

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ausgebildete Flüssigkristallanzeigeeinheit, die nachfolgend vereinfacht als Anzeigematrix bezeichnet werden soll. Die Bezugszahlen 2, 3 und 4 bezeichnen periphere Schaltungseinheiten. Davon ist 2 ein Zeilenelektrodentreiber, 3 ein Spalten- oder Datenelektrodentreiber und 4 eine Schaltungseinheit zur Lieferung eines Zeitsteuersignals und eines Datensignals an die Schaltungseinheiten 2 bzw. 3. Der Block 4 besteht aus einem Fernsehempfänger, wenn mit der Anzeigematrix 1 Fernsehbilder dargestellt werden sollen. Wird die Anzeigematrix 1 zur Darstellung von Zeichen oder zur graphischen Darstellung verwendet, dann handelt es sich bei der Schaltungseinheit 4 um eine zentrale Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der anzuzeigenden Daten oder um eine Interface -Schaltung zwischen einer zentralen Verarbeitungseinheit und der Anzeigematrix. Die Anzeigematrix 1 umfaßt an jedem Kreuzungspunkt zwischen einer Gruppe von Zeilenelektroden und einer Gruppe von Spaltenelektroden ein Flüssigkristallanzeigeelement 5, einen Elementwähltransistor 6 und einen Kondensator 7. Eine Elementelektrode jedes Anzeigeelements ist mit dem Elementwähltransistor und dem Kondensator verbunden. Die auf der zu diesen Elementelektroden entgegengesetzten Seite der Flüssigkristalle vorgesehenen Elektroden sind alle mit einem gemeinsamen Potential beaufschlagt, wie dies bei 8 gezeigt ist und stellen daher eine gemeinsame Elektrode für das gesamte Anzeigefeld dar. In Fig. 1 ist der Elementwähltransistor ein MOSFET, und das Potential GND der gemeinsamen Elektrode stimmt mit dem Substratpotential dieser Transistoren 6 überein. Zum leichteren Verständnis wird für die Beschreibung der Betriebspotentiale an den verschiedenen Punkten ein Videosignal zugrundegelegt.

Fig. 2 zeigt das Beispiel eines Gleichstrombetriebs, bei dem gemäß Darstellung in Fig. 1 die gemeinsame Elektrode aller Anzeigeelemente mit dem das Potential GND führenden Punkt δ

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verbunden ist.

In Fig. 2 bezeichnet 10 die Wellenform eines Videosignals, das an die Elementelektroden angelegt werden soll. 11 ist eine Kette von Taktimpulsen, unter deren Zeitsteuerung das Videosignal nacheinander für jede Spaltenelektrode im Zeilenelektrodentreiber 3 abgetastet und gehalten wird, so daß beispielsweise für eine bestimmte Spaltenelektrode ein Signal 12 abgetastet bzw. gelesen und angezeigt wird.

13 ist eine Kette von Taktimpulsen, unter deren Steuerung der Zeilenelektrodentreiber 2 die Elementwähltransistoren in jeder Zeile einschaltet, um hierdurch ein einer Spaltenelektrode zugeordnet abgetastetes Bildsignal dem Bildelement der entsprechenden Zeile einzugeben, so daß mittels eines Impulses 14 das bei 12 abgetastete Signal in das Bildelement eingegeben wird. In Fig. 2 kennzeichnet V , eine Schwellenspannung der Flüssigkristallanzeige, während Vmax2 die maximale Bildsignalspannung, die an den Flüssigkristall angelegt wird, ist» Eine Spannung von wenigstens VG2 am Gate des Elementwähltransistors ist erforderlich, um diesen zu schalten und das Anzeigeelement anzusteuern. Die Spannung VG2 ist um einen der Schwellenspannung des Transistors gleichen Wert höher als die Spannung Vmax2. Bei der vorangehend beschriebenen Anordnung handelt es sich um einen Gleichstrombetrieb von Flüssigkristallen.

Fig. 3 zeigt einen Potentialpegel für eine Ansteuerung der Flüssigkristalle mit Wechselstrom. In Fig. 3 ist das Potential der gemeinsamen Elektrode der Anzeigeelemente nicht das Potential GND, sondern das durch die Punkt-Strich-Linie 20 gezeigte Potential. Die Schaltung der Anzeigematrix unterscheidet sich daher etwas von der gemäß Fig. 2. Das Potential 20 ist im wesentlichen gleich dem Wert von Vmax2 in Fig. In Fig. 3 treten Videosignale als Paar grundsätzlich symmetrischer Wellenformen auf beiden Seiten des mittleren

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Potentials 20 der gemeinsamen Elektrode auf und werden wahlweise in regelmäßigen Abständen den einzelnen Bildelementen zugeführt, um deren Flüssigkristalle mit Wechselstrom anzusteuern, folglich besitzt das Videoausgangssignal eine maximale Amplitude Vmax3, die annähernd zweimal so groß wie die in Fig. 2 gezeigte ist. Man entnimmt hieraus, daß die Spannung für Wechselstrombetrieb zweimal so groß wie die für Gleichstrombetrieb ist, wie dies bei VG3 in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Benutzung einer doppelten Betriebsspannung führt zu strengeren Anorderungen bezüglich der Spannungsfestigkeit der Schaltungskomponenten, bezüglich Maßnahmen gegen Leckströme und anderen Schaltungsdimensionierungen und erhöht den Stromverbrauch des Systems. Einfache Rechnungen zeigen, daß viermal so viel elektrische Energie verbraucht wird.

Will man zwar eine Wechselstromsteuerung, jedoch eine Betriebsspannung nur in der Höhe, wie sie auch für Gleichstrombetrieb erforderlich ist, dann muß die Polarität der an die Elektroden angelegten Signale periodisch umgekehrt werden. Hierzu ist es erforderlich, daß auch die den Elementelektroden gegenüberliegenden Elektroden für jedes Bildelement getrennt vorgesehen sind, daß also diese gegenüberliegenden Elektroden nicht eine gemeinsame Elektrode für das gesamte Anzeigefeld bilden. Eine Anzeigematrix, bei der eine der Elektroden, zwischen denen sich die Flüssigkristalle befinden, eine gemeinsame Elektrode für das ganze Anzeigefeld bildet, mußte daher bislang mit Gleichstrom oder bei-Wechselstrom mit einer doppelt so hohen Spannung betrieben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treiberschaltung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die einerseits eine Wechselstromsteuerung bei einer Betriebsspannung, deren

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Höhe gleich derjenigen für Gleichstrombetrieb ist, ermöglicht, gleichwohl aber eine gemeinsame Elektrode aller Bildelemente zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine herkömmliche Schaltungsanordnung

einer Flüssigkristallanzeigematrix mit

Steuerschaltung,

Fig. 2 und 3 die Potentiale für Gleichstrom- bzw. Wechselstrombetrieb der Anzeigematrix von Fig. 1,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Treiberschaltung

für die Anzeigematrix,

Fig. 5 die Betriebspotentiale der Treiberschal

tung von Fig. 4,

Fig. 6 die Änderung der Potentiale an den

Elektroden des Flüssigkristall-Bildelements bei erfindungsgemäßer Wechsel

stromsteuerung ,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale

gemäß der Erfindung,

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Fig. 8 und 9 Beispiele gemeinsamer Kondensatorelektroden-

treiberschaltungen und

Fig. 10 eine Schnittansicht eines Halbleitersubstrats mit der erfindungsgemäßen Schaltung.

Fig. 4 zeigt als Beispiel einen Teil der Anzeigematrix mit der erfindungsgemäßen Treiberschaltung.

Eine der Elektroden eines Anzeigeelements 5 ist mit der Drainelektrode des Elementwähltransistors 6 dieses Bildelements und mit einem Kondensator 30 verbunden. Die anderen Elektroden der Bildelemente stellen eine gemeinsame Elektrode für den ganzen Anzeigeschirm dar. Die Elektrode 31 des Kondensators 30, die mit keiner Elektrode des Anzeigeelements verbunden ist, ist im Gegensatz zur Anordnung von Fig. 1 vom Substrat des Transistors 6 getrennt. Die Elektroden

31 einer Zeile sind miteinander verbunden. Gemeinsame Kondensatorelektroden 32 und 33, die die Elektroden der Kondensatoren jeweils einer Zeile miteinander verbinden, sind mit den Ausgängen einer für sie vorgesehenen Treiberschaltung 34 verbunden, die das Potential der gemeinsamen Elektroden

32 und 33 auf einen für den Wechselstrombetrieb der Flüssigkristalle erforderlichen Wert einstellt.

Es soll nun die Methode der Wechselstromsteuerung der Flüssigkristalle in der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung beschrieben werden.

Fig. 5 zeigt den Potentialpegel der Flüssigkristall-Steuersignale und entspricht den Fig. 2 und 3. Ein Potential 20 einer gemeinsamen Elektrode 35 der Anzeigematrix hat denselben Wert wie das Potential 20 von Fig. 3 und ist gleich Vmax2 in Fig. 2. An das Gate der Elementwähltransistoren 6

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muß eine Spannung VG5 angelegt werden. Die Spannung VG5 ist gleich der Summe aus der Amplitude eines Videosignals und der Gate-Schwellenspannung des Transistors 6. Sie kann gleich dem Wert VG2 in Fig. 2 minus der Schwellenspannung ν_φ, des Flüssigkristalls sein. Das von der Treiberschaltung 34 an die gemeinsamen Kondensatorelektroden 32 bzw. 33 etc. angelegte Potential besteht aus zwei Werten, die in Fig. 5 mit GND und ν__Αρ bezeichnet sind. Der Wert von V gleicht der Summe aus dem Potential 20 und der Schwellenspannung V^, / das heißt der Summe der Werte Vmax2 und V_Th in Fig. 2. Der Wert von V-, definiert also eine für die Schaltung von Fig. 4 maximal erforderliche Spannung. Falls die Schwellenspannung des Transistors 6 /Vmax2 - VG2/ und der Wert V , einander gleich sind (zum Beispiel 1 Volt), kann die Maximalspannung V , die für die erfindungsgemäße Ansteuerung erforderlich ist, gleich der Spannung VG2 sein, die für den herkömmlichen Gleichstrombetrieb gemäß Fig. 2 erforderlich ist und damit die Hälfte der Spannung betragen, die bei der Anordnung nach Fig. 3 benötigt wird.

In Fig. 5 bezeichnen 41 und 42 Videosignale entgegengesetzter Polarität, die über den Abtastschaltungskreis im Spaltenelektrodentreiber 3 periodisch abwechselnd als Videosignale an die Bildelemente angelegt werden. Falls an eine Elementelektrode ein gegenüber der gemeinsamen Elektrode aller Bildelemente positives Videosignal angelegt werden soll, wird die gemeinsame Elektrode 31 des Kondensators 30 jeder Zeile auf dem Potential GND oder V gehalten, so daß das Videosignal 41 über den Elementwähltransistor 6 an die Elementelektrode angelegt wird. Falls im Gegenteil ein negatives Videosignal an die Elementelektrode angelegt werden soll, wird die gemeinsame Elektrode 31 des Kondensators 30 auf dem Potential GND gehalten, bis das Videosignal 42 über den Elementwähltransistor 6 in die Elementelektrode eingeschrieben wurde, und dann unmittelbar nach

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dem Einschreiben auf das Potential -V gesenkt. Als Folge davon nimmt das Potential der an die Elementelektroden in einer Zeile angelegten Videosignale die Wellenform 43 an- Falls die Kapazität des Kondensators ausreichend groß gegenüber der Kapazität des Flüssigkristallbildelements ist, ist der Wert von V-.. _Ώ, wie oben erwähnt, gleich der Summe des Potentials 20 für die gemeinsame Elektrode der Anzeigematrix und des Werts von V , , während das negative Signal 43 und das positive Signal 41, die an die Elementelektroden angelegt werden, in bezug auf das Potential 20 der gemeinsamen Elektrode symmetrisch zueinander sind. Die Bildelemente werden also mit Wechselstrom betrieben. Wenn die Kapazität des Kondensators 30 in der erwähnten Weise ausreichend groß ist, ändert sich nämlich die Spannung an den beiden Elektroden des Kondensators 30 selbst dann nicht, wenn an der Elektrode 31 ein Potentialsprung auftritt, so daß durch einen Potentiaisrpung an der Elektrode 31 das Potential der Elementelektrode des Bildelements in gleichem Ausmaß verschoben werden kann.

Während das Videosignal 42 mit umgekehrter Polarität vom Bildelement gelesen wird, wird ein inverses Signal an den Flüssigkristall angelegt. Da jedoch die Zeit, während derer dieses inverse Signal angelegt wird, vernachlässigbar kürzer als die Bildfrequenz ist, beeinflußt es die Anzeigequalität der Anzeige mitteis der erfindungsgemäßen Treiberschaltung nicht nachteilig. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 ist sehr einfach und leicht zu realisieren.

Fig. 6 zeigt den Potentialxvechsel im einzelnen.

Bei (a) sind die Potentiale an verschiedenen Punkten auf dem Kondensator 30 und dem Bildelement 5 für den Fall gezeigt, daß das Videosignal 42 an das Bildelement angelegt wird, während die Signale, die an den verschiedenen Punkten vorherrschen, wenn das Potential der gemeinsamen Elektrode

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der Kondensatoren 30 einer Zeile auf V_CAp abgesenkt wurde, bei (b) gezeigt ist. Das Potential des in das Bildelement eingeschriebenen Signals bei (a) ist mit V . bezeichnet, während das Potential der Elementelektrode nach dem Potentialwechsel bei (b) mit V .₊₁ bezeichnet ist.

^QC ^{= V}St ' ^CC

^QL ^{β (V}COM - ⁷St) " ^CL 10

^Qt₊1 ^{= Q}C - ^QL

* ^CC * ^(Vst₊1 - ⁷CAp) ^{+ C}L * ^(Vst₊1 - ^VCO_M)

Also kann V ... dargestellt werden als:

St"· I

c_T ν = ν + ν - — » ν

St+1 St CAP _n ._n CAP

CL 20

Falls C_c^ C ist, kann man den dritten Term auf der rechten Seite der obigen Gleichung vernachlässigen, so daß das Potential der Elementelektrode um einen Betrag verschoben wird, wie er auftreten würde, falls das Potential der gemeinsamen Kondensatorelektrode abgesenkt würde, so daß man die Wellenform 43, die in Fig. 5 gezeigt ist, erhalten kann. Trifft die Beziehung C_,^ C- nicht zu, überlagert sich die

O Xj

Spannung entsprechend dem dritten Term dem Wert von V , da der dritte Term einen festen Wert darstellt.

Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm für Fernsehvideosignale, die an die Bildelemente einer Anzeigematrix mit erfindungsgemäßer Treiberschaltung angelegt werden. 60 ist dabei ein VertikalSynchronsignal und 61 ein Horizontalsynchronsignal.

62 kennzeichnet eine Kette von Takt- oder Zeitsteuerimpulsen

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zur Abtastung eines Videosignals für jede Spaltenelektrode im Spaltenelektrodentreiber 3. Eine einzige Horizontalabtastzeile enthält genausoviele Impulse wie die Anzeigematrix Spaltenelektroden aufweist. Obwohl bisher die An-Steuersignale für die Zeilenelektroden nicht beschrieben wurden, ist es bislang üblich, sie so zu behandeln, als seien sie gleich den Horizontalsynchronsignalen 61, so daß in jeder Zeile die Kette von Abtastimpulsen 62 ein Videosignal für die entsprechende Spaltenelektrode abtastet und der Impuls 61 das abgetastete Videosignal der jeweiligen Elementelektrode über den Transistor 6 eingibt.

Der Wechselstrombetrieb der Flüssigkristalle gemäß der Erfindung ermöglich auch denselben Zeilenelektrodenantrieb durch Taktimpulse, wie er bisher ausgeführt wurde. Gemäß der Erfindung werden jedoch die Videosignale den Elementelektroden mit größerer Genauigkeit eingegeben, da ein Kurzschluß zwischen einer Spaltenelektrode und einer Elementelektrode durch den Elementwähltransistor gebildet wird, während der Spaltenelektrodentreiber 3 ein einem jeweiligen Bildelement einer bestimmten Zeile entsprechendes Videosignal abtastet. Die Wellenform 63 stellt die Zeitsteuerung für das Kurzschließen der einzelnen Elementwähltransistoren einer speziellen Zeile dar. Das Einschreiben eines Videosignals wurde bislang in zwei Schritten vollzogen, das heißt dem fortschreitenden Abtasten der Videosignale durch den Spaltenelektrodentreiber 3 und dann dem Eingeben der abgetasteten Signale gleichzeitig in alle Elementelektroden einer Zeile. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Videosignal direkt gleichzeitig mit dem Abtasten des Signals durch den Spaltenelektrodentreiber einer Elementelektrode eingegeben, so daß diese Elementelektrode ein exaktes Signal erhält. Der mit 64 bezeichnete Verlauf stellt die Potentialumkehr an der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile dar. Der Verlauf 64 gilt für die Verwendung eines P-Kanal MOSFETs oder eines ähnlichen Transistors als Elementwähl-

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transistor. Die Polarität der Signale ist umgekehrt, falls ein N-Kanal MOSFET oder ähnlicher Transistor verwendet wird.

Die Polarität eines Videosignals 65 kehrt sich von einem Vertikalintervall zum anderen um, wobei die beiden Videosignale mit entgegengesetzter Polarität eine Amplitude im gleichen Bereich aufweisen. Mit der Bezugszahl 66 ist ein Videosignal bezeichnet, daß an ein Bildelement angelegt wird. Dieses Videosignal hat bezogen auf das Potential 20 der gemeinsamen Elektrode der Anzeigematrix eine Wechselstromwellenform. Die Potentiale an Punkten 44 und 44' dieser Wellenform entsprechen denen bei 44 und 44' in Fig. 5. Eine Wellenform 67 zeigt ein anderes Beispiel einer Potentialumkehr der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile.

Entsprechend der Wellenform 67 liegt die Kondensatorelektrode gewöhnlich auf niedrigem Potential (~^v _CAp) ^und wird mit jedem zweiten Zeilenelektroden-Ansteuerimpuls 63 auf hohes Potential angehoben, und zwar für die Dauer des Zeilenelektrodenansteuerimpulses, oder nur, wenn ein Videosignal entsprechend allen Bildelementen in einer speziellen Zeile den Bildelementen eingegeben wird. Folglich haben die an die Bildelemente angelegten Signale die Wellenform 68, so daß die Flüssigkristalle dieser Bildelemente mit Wechselstrom angesteuert werden.

Wenn ein Bildsignal eingegeben wird, wird ein Signal, das von dem anzulegenden Videosignal verschieden ist, während einer Zeitspanne, die einer horizontalen Abtastzeile des Videosignals entspricht, zum Flüssigkristall des Bildelements übertragen, wirkt sich jedoch nicht aus, da es nur für einen sehr kurzen Teil einer Bildperiode andauert, was für die Flüssigkristallanzeige zu kurz ist, um darauf zu reagieren. Die Wellenform 67 ergibt sich, wenn ein P-Kanal Transistor verwendet wird. Wird ein N-Kanal Transistor eingesetzt,

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kehrt sich die Polarität um.

Fig. 8 zeigt ein spezielles Beispiel einer Kondensatorelektroden-Treiberschaltung 34, wie sie in Fig. 4 als Block dargestellt ist. Die Anschlüsse 70 und 71 stellen Ausgänge für die Ansteuerung gemeinsamer Kondensatorelektroden dar. Die Ausgangssignale besitzen eine Wellenform entsprechend der bei 64 in Fig. 7 gezeigten, und treten fortschreitend bzw. der Reihe nach mit einer Verzögerung gleich der Periode einer Horizontalabtastzeile auf. 73 bezeichnet einen Taktimpulseingang zur Verschiebung der Daten für jede Horizontalabtastzeile. 72 kennzeichnet den Dateneingang. Die Wellenform eines Ausgangssignals vom Anschluß kehrt sich mit jeder Bild- bzw. Halbbildperiode um, und das Potential wird von einem hohen Potential zu einem niedrigen Potential unmittelbar nach Eingabe eines Videosignals in eine entsprechende Zeile und von einem niedrigen zu einem hohen Potential unmittelbar "/or dieser Eingabe verschoben. Wie bereits ausgeführt, tritt dies jedoch nur auf, wenn ein P-Kanal Transistor als Elementwähltransistor verwendet wird. Falls die Lage der Umkehrung verändert wird, fließt ein Bildsignal über den PN-Übergang in der Drainzone des Transistors in dessen Substrat, wodurch eine korrekte Bildwiedergabe verhindert wird.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel der Kondensatorelektroden-Treiberschaltung gemäß der Erfindung. Die in Fig. 9 gezeigte Schaltung kombiniert den Zeilenelektrodentreiber 2 und die Kondensatorelektroden-Treiberschaltung 34 in Fig. 4. Jedes der D-Flipflops von Fig. 9 besitzt zwei Ausgänge, nämlich einen direkten Ausgang und einen Ausgang über ein Verknüpfungsglied. Die direkten Ausgänge 80, 81 und 82 liefern Zeilenelektroden-Ansteuersignale, während die Ausgänge 83, 34 und 85 über die Verknüpfungsglieder Ansteuersignale für die Kondensatorelektroden liefern.

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86 bezeichnet ein wechselndes Signal, daß sich mit jedem Bild bzw. Halbbild umkehrt. Ein NAND-Glied liefert einen Kondensatorelektroden-Ansteuerausgangsimpuls für jedes zweite Bild. Das Ausgangssignal vom Ausgang 82 ist bei 67 in Fig. 7 gezeigt. Ein Schieberegister wird gemeinsam für den Zeilenelektrodentreiber 2 und die Treiberschaltung 34 verwendet, wodurch eine drastische Einsparung von Schaltungskomponenten erreicht wird, so daß die Wechselstromtreiberschaltung gemäß der Erfindung leicht realisiert werden kann.

Unter Bezug auf Fig. 10 soll nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der die Elementwähltransistoren, die Kondensatoren, Zeilen- oder Spaltensignalleitungen etc. der Anzeigematrix auf einem kristallinen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht eines HalbleiterSubstrats, auf dem die Schaltung von Fig. 4 ausgebildet ist. In der Zeichnung bezeichnet 54 eine Zeilenelektrode, während 51 ein mit der Zeilenelektrode verbundener und die Sourcezone des Transistors 6 darstellender Diffusionsbereich ist.

52 ist die Drainzone des Transistors 6 und besteht aus einem Diffusionsbereich, der mit einer Elementelektrode 55 verbunden ist. 53 ist die Gateelektrode des Transistors 6. 54 ist eine Isolierschicht mit verminderter Dicke unterhalb des Gateteils des Transistors 6 und der Elementelektrode 55. 56 bezeichnet eine Diffusionsschicht, die der Elektrode 31 des Kondensators 30 entspricht. 57 kennzeichnet den Flüssigkristall. 58 bezeichnet eine gemeinsame transparente Elektrode für die Flüssigkristall-Anzeigematrix, die auf einer Oberfläche eines Glases 59 gegenüberliegend zur Elementelektrode 55 ausgebildet ist. Eine gemeinsame Kondensatorelektrode für jede Zeile wird von einer Diffusionsschicht 56 gebildet, die für jede Zeile getrennt ausgebildet

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ist. Eine Begrenzung 49 teilt die Diffusionsschicht zwischen jeweils zwei benachbarten Zeilen. Da die gemeinsamen Kondensatorelektroden der einzelnen Zeilen durch eine Diffusionsschicht hohen Dotierstoffgehalts für die einzelnen Zeilen getrennt sind, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, ist es nicht notwendig, spezielle Elektroden zur Drahtverbindung auf der oberen Oberfläche des Substrats vorzusehen, so daß die Substratoberfläche bleiben kann, wie sie gewöhnlich ist. Da ferner die Isolierschicht im Bereich der Elementelektrode eine verminderte Dicke besitzt, kann der Kondensator leicht durch Verwendung der Elementelektrode 55 und der Diffusionsschicht 56 aus den beiden Elektroden des Kondensators gebildet werden.

Damit ist es rnöglxch, eine Flüssigkristall-Anzeigematrix mit Wechselstrom und der Hälfte der Spannung, die bisher erforderlich war, zu betreiben, um auf diese Weise den Stromverbrauch zu senken. Dies wird dadurch ermöglicht, daß von den Kondensatoren der Bildelemente jeweils einer Zeile je eine Elektrode zusammengeschlossen werden und der Potentialpegel dieser Kondensatorelektroden fortschreitend verschoben wird. Es ist auch möglich, den Bereich der Arbeitsspannung für die peripheren Schaltungseinheiten auf die Hälfte zu reduzieren.

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e e r s e

it

Claims

f-f- i>L£Ljf~ ■& eLt' BLUMBACH · WFSER ■ BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HOFFMANN 3019832 PATENTANV/ÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Patentconsult Radeckestraße« 8000München60 Telefon(089)883603/883604 Telex05-212313 Telegramme Pateniconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha 80/8737 3-4, 4-chome, Ginza, Chuo-ku, HO/mü Tokyo, Japan Patentansprüche

1.) Treiberschaltung für eine Flüssigkristallanzeigematrix umfassend für jedes Bildelement der Matrix einen Elementwähltransistor und einen Kondensator, wobei eine Elementenelektrode und eine Elektrode des Kondensators jedes BiIdelements mit dem Elementwähltransistor verbunden sind, während die jeweils anderen Elektroden aller Bildelemente eine gemeinsame Elektrode darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Elektroden (31) der Kondensatoren (30) aller Bildelemente (5) einer Zeile zu einer gemeinsamen Kondensatorelektrode zusammengefaßt sind, daß die Elementelektroden mit Bildsignalen beaufschlagt werden, die eine Hellpolarität und eine Dunkelpolarität aufweisen, welche sich in regelmäßigen Intervallen umkehren, und daß das Potential der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile fortschreitend in regelmäßigen Intervallen jeder Zeile als Antwort auf eine Umkehrung der Polarität des Bildsignals umgekehrt wird.

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw.bis 1979 · G Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an die Elementelektröden anzulegende unterschiedliche Bildsignale mit Hellpolarität und Dunkelpolarität einen gegenseitig überlappenden Potentialbereich aufweisen.

3. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Elementwähltransistor (6) einer bestimmten Zeile kurzgeschlossen bleibt/ während eine Bildsignalabtastschaltung ein Signal abtastet, das einem Bildelement (5) der entsprechenden Zeile der Anzeigematrix (1) entspricht.

4. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, während

derer eine Bildsignalabtastschaltung einen kurzgeschlossenen Zustand beibehält, um ein Bildsignal für das entsprechende Bildelement abzutasten, länger als die Periode der Abtastung der Bildsignale ist.
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5. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze. lehnet, daß der Elementwähltransistor (6) ein P-Kanal MOSFET ist, daß das Potential der gemeinsamen Kondensatorelektroden jeder Zeile zwischen zwei Werten umkehrbar ist, wobei der Wechsel von einem hohen Potential zu einem niedrigeren Potential stattfindet unmittelbar nachdem in jedes Bildelement der entsprechenden Zeile ein Bildsignal eingegeben wurde, während die Umkehrung von einem niedrigen Potential zu einem hohen Potential stattfindet, unmittelbar bevor das Bildsignal eingegeben wird.

6. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Elementwähltransistor (6) ein N-Kanal MOSFET ist, und daß das Potential

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der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile zwischen zwei Werten umkehrbar ist, wobei eine Umkehrung von einem niedrigen Potential zu einem hohen Potential stattfindet/ unmittelbar nachdem in jedes Bildelement der entsprechenden Zeile ein Bildsignal eingegeben wurde, während die Umkehrung von einem hohen Potential zu einem niedrigeren Potential stattfindet unmittelbar bevor das Bildsignal eingegeben wurde.

7. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die für jede Zeile zusammengeschlossenen Kondensatorelektroden in Übereinstimmung mit Ausgangssignälen unterschiedlicher Stufen einer Schieberegisterreihenschaltung umgekehrt und angesteuert werden.

8. Treiberschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister gemeinsam für die Ansteuerung der für jede Zeile zusammengeschlossenen Kondensatorelektroden und zur Ansteuerung der Elementelektroden in jeder Zeile der Anzeigematrix benutzt wird.

9. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem, umfassend ein aktives Bildelementwählelement und einen Kondensator für jedes Bildelement, wobei jedes Bildelement in der Matrix mit einer Elementelektrode mit dem aktiven Element und dem Kondensator verbunden ist und auf der gegenüberliegenden Seite des Flüssigkristalle jedes Bildelements eine gemeinsame Elektrode für den gesamten Matrixschirm ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht mit der Elementelektrode des Bildelements verbundener Anschluß (31) des Kondensators (30} zur Aufrechterhaltung eines gemeinsamen Potentials für jede Zeile oder Spalte der Matrix angeschlossen ist.

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10. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die gemeinsam verbundenen Kondensatoranschlüsse (31) jeder Zeile mit einer Schaltung (34) verbunden sind, die fortschreitend periodisch eine Vielzahl von Potentialpegeln einstellt.

11. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß das aktive Element (6) zur Auswahl der Bildelemente

(5) und der Kondensator (30) auf einem monokristallinen Halbleitersubstrat ausgebildet sind.

12. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine die Kondensatoran-Schlüsse jeder Zeile verbindende Verdrahtung, die aus einer Diffusionsschicht in dem Halbleitersubstrat besteht und einen höheren Dotierstoffgehalt als das Substrat aufweist.