DE3347345A1

DE3347345A1 - Verfahren zum treiben einer fluessigkristall-matrixanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE3347345A1
Application number: DE19833347345
Authority: DE
Inventors: Shigeru Tanashi Tokio/Tokyo Morokawa
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1984-07-19
Also published as: FR2542119B1; FR2542119A1; JPH0416795B2; US4679043A; GB8334520D0; JPS59121391A; HK70288A; GB2139795B; GB2139795A; DE3347345C2

Description

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Beschreibung

Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall-Ma trixanZeigeeinrichtung

Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln besitzen gewisse bedeutende Vorteile gegenüber Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen, nämlich im Hinblick auf den geringeren Energieverbrauch, die dünnere Form und die möglichen geringeren Herstellungskosten. Obgleich jedoch Flüssig-

kristall-Anzeigeeinrichtungen heute eine weite Verwendung gefunden haben für Anwendungen wie bei Armbanduhren und tragbaren Rechneranzeigeeinrichtungen, sind großformatige Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln noch nicht in beträchtlicher Anzahl hergestellt worden. Solche großfor-

¹^ matigen Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln könnten Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen ersetzen, wie sie in Fernsehempfängern, EDV-Endstation usw. verwendet werden, d.h. sie könnten graphische oder bildmäßige Information anzeigen, wobei sie alle Vorteile von Flüssigkristalleinrichtungen bei solchen Anwendungen hinzufügen würden, unter Einschluß der bedeutenden Eigenschaft, daß sie mit einem sehr niedrigen Versorgungsspannungspegel betrieben werden können.

im allgemeinen ist es erforderlich, irgendeine Art einer Schnittstellen-Schaltkreisanordnung zwischen einer Quelle von Anzeigedaten und der Anzeigeeinrichtung selbst vorzusehen, d.h. geeignete Treibersignale in Übereinstimmung mit den Anzeigedaten der Anzeigeeinrichtung zuzuführen.Ferner ist es, wenn die Erzeugungsgeschwindigkeit der Anzeigedaten von der Betriebsgeschwindigkeit der Anzeigeeinrichtung unterschiedlich ist, notwendig, irgend-, eine Art von Speichereinrichtung vorzusehen, um vorübergehend die Anzeigedaten zu speichern, bevor sie zu der Anzeigeeinrichtung überführt werden. Im Falle eines Fernsehempfanges ist die Dauer jeder horizontalen Abtast-

BAD

periode (d.h. die Periode zwischen aufeinanderfolgenden Horizontalsynchronimpulsen in dem Videosignal) gleich der Zeit, während der der Strahl in der Kathodenstrahlröhre eine Zeile des wiedergegebenen Bildes überstreicht. In diesem Falle ist es, da die Eingabegeschwindigkeit der Videodaten gleich der Arbeitsgeschwindigkeit der Anzeigeeinrichtung gemacht werden kann, nicht erforderlich, eine Videodaten-Speichereinrichtung vorzusehen. Im allgemeinen jedoch arbeiten Treiberverfahren nach dem Stand der Technik zum Anlegen von Anzeigedaten, wie z.B. Videosignalen, an eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel derart, daß die Betriebsgeschwindigkeit der Anzeigetafel niedriger als die Eingabegeschwindigkeit der Videodaten ist, d.h. ein zeilenmäßiges Abtasten der Reihen von Anzeigeelementen synchron mit den horizontalen Abtastperioden des Videosignals ist nicht möglich. Somit ist es bei solchen Treibermethoden nach dem Stand der Technik erforderlich, Videospeicherschaltkreise vorzusehen, um die Betriebsgeschwindigkeit der Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel an die Eingabegeschwindigkeit der Videodaten anzupassen. Das kommt im wesentlichen daher, daß es bis heute schwierig war, einen ausreichend großen Kontrastwert bei der Verwendung von Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln zu erreichen, die eine große Anzahl von Anzeigeelementen aufweisen, wie es zur Anzeige von Fernsehbildern erforderlich ist.

Diese Begrenzung der Anzahl an Anzeigeelementen wegen der Berücksichtigung des Anzeigekontrastes wird im wesentlichen durch die Anzahl der Elektroden der Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel bestimmt, an die periodische Abtastimpulse gelegt werden, wie es im einzelnen beschrieben werden wird. Bei dem Treiberverfahren nach der Erfindung kann die effektive Anzahl dieser Elektroden bei einer gegebenen Anzahl von Anzeigeelementen in hohem Maße verringert werden, d.h. auf die Hälfte oder ein Drittel, ohne den Anzeigekontrast zu verringern. Das Treiberverfahren

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nach der Erfindung macht es daher möglich,Flüssigkristall-Matrixanzeigesysteme mit niederem Energieverbrauch mit geringen Herstellungskosten zu erzeugen, welche direkt Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen ersetzen können, bei Anwendungen wie im Fernsehen oder Computeranzeigeeinrichtungen für graphische Darstellungen, wobei einfache, periphere Schnittstellenschaltkreise verwendet werden können und es nicht notwendig ist, Videodaten-Speichereinrichtungen mit großem Speichervermögen vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel angegeben, die eine Vielzahl von Reihenelektroden, die zum Empfangen von periodisch erzeugten Signalimpulsen verbunden sind, und eine Vielzahl von Spaltenelektroden au-fweist, die mit Treiberschaltkreisen für die Spaltenelektroden gekoppelt sind, um in zeitlicher Abstimmung mit den Taktsignalimpulsen Anzeigedaten darstellende Treibersignale zu empfangen, wobei eine Vielzahl von Flüssigkristall-Anzeigeelementen an den Schnittstellen der Reihenelektroden und Spaltenelektroden gebildet ist und die Spaltenelektroden in eine Vielzahl von Sätzen von Spaltenelektroden unterteilt sind, von denen jeder von gegenseitig unabhängigen Treiberschaltkreisen getrieben wird, wodurch eine Vielzahl von entsprechenden Bereichen der Matrixanzeigetafel festgelegt wird,. wobei jeder dieser Bereiche abwechselnd in einer Treiberphase, in der Treibersignale an dessen Spaltenelektroden und Taktsignalimpulse angelegt werden, um aufeinanderfolgend die Reihenelektroden auszuwählen, und einer Ruhephase betrieben wird, während der ein im wesentlichen auf Null liegendes Potential über alle die Anzeigeelemente des Bereiches gelegt wird, und wobei während jeder der Bereiche in der Ruhephase betrieben wird alle restlichen der Bereiche in der Treiberphase betrieben werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 (a) und 1 (b) eine Aufsicht bzw. Schnittdarstellung einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel vom nematischen Typ,

Fig. 2(a) bis (c) Impulsdiagramme, um ein Treiberverfahren nach dem Stand der Technik für eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel darzustellen,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtdurchlässigkeit und der angelegten Spannung für ein Flüssigkristall-Anzeigeelement,

Fig. 4(a) und (b) eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung, um ein Verfahren zu erläutern, um dünne Metallstreifen auf transparenten Elektroden vorzusehen,

Fig. 5 eine Aufsicht auf einen Teil einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel, um ein Verfahren zum Multiplexer! der angelegten Treibersignale darzustellen,

Fig. 6(a) und 6(b) Draufsichten, um ein Treiberverfahren nach dem Stand der Technik für eine Flüssigkristall-Matrixanzeigeeinrichtung, bei dem unterschiedliche Anzeigebereiche durch getrennte Spaltenelektrodentreibersignale getrieben werden, und eine Ausführungsform einer Anzeigematrix darzustellen, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung verwendet wird,

Fig. 7 (a), 7(b) und 7(c) Wellenformendiagramme, um unterschiedliche Treibersignalwellenformen darzustellen, welche bei dem Treiberverfahren nach der Erfindung verwendet werden können,

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-p-

* Fig. 8(a) ein Blockdiagramm eines Flüssigkristall-Matrixanzeigesystems nach dem Stand der Technik, welches demjenigen gemäß Fig. 6(a) ähnlich ist,

Fig. 8(b) und 8(c) Wellenformendiagramme, um die Arbeitsweise des Flüssigkristall-Matrixanzeigesystems nach Fig. 8(a) darzustellen,

Fig. 9(a) ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Flüssigkristall-Matrixanzeigesystems, bei dem das Treiberverfahren naöh der Erfindung verwendet wird,

Fig. 9(b) und 9(c) Wellenformdiagramme zur Darstellung der Arbeitsweise des Elüssigkristall-Matrixanzeigesystems der Fig. 9(a),

Fig. 10 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Flüssigkristall-Matrixanzeigeeinrich-.tung, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung nicht verwendet wird,und

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Treiberverfahrens nach der Erfindung.

Fig. 1(a) ist eine vereinfachte Draufsicht auf die Anordnung horizontaler Elektroden 16 bis 20 (im folgenden als Reihenelektroden bezeichnet) und vertikaler Elektroden 22 bis 34 (im folgenden als Segmentelektroden bezeichnet), einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel 12. Fig. 1(b) zeigt eine Querschnittsdarstellung der Matrixanzeigetafel und Fig. 2 zeigt typische Treibersignalwellenformen, die an ein Anzeigeelement der Matrix angelegt werden, wobei Fig. 2(a) das an ein Anzeigeelement gelegte Treibersignal darstellt, welches auf einen Zustand mittlerer Lichtdurchlässigkeit eingestellt ist,

BAD

Fig. 2 (b) das an ein Anzeigeelement gelegte Treibersignal zeigt, welches auf einen Zustand voller Lichtdurchlässigkeit (im folgenden als EIN-Zustand bezeichnet) eingestellt ist, während Fig. 2(c) die an ein Anzeigeelement gelegte Treiberwellenform zeigt, welches auf den vollkommen lichtundurchlässigen Zustand (im folgenden als AUS-Zustand bezeichnet) eingestellt ist. Um eine Auflösung des Flüssigkristalls zu vermeiden ist es erforderlich, Treiberpotentiale abwechselnder Polarität

IQ an die Elemente einer solchen Matrixanzeigetafel anzulegen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Es sei angenommen, daß die Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel von der Art vom verdrehten nematischen Typ ist, die eine Beziehung zwischen dem Schwellenspannungspegel V1 und dem Sättigungsspannungspegel V2 anzeigt, wie es durch die Kennlinie in Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist die Lichtdurchlässigkeit eines Anzeigeelementes längs der Ordinate und die angelegte Spannung längs der Abszisse abgetragen. Um somit eine Anzeige mit einer Anzahl von Dichteabstufungen zu schaffen ist es erforderlich, den Pegel der an die Anzeigeelemente gelegten Treiberspannung innerhalb des Bereiches V1 bis V2 zu verändern, der in Fig. 3 gezeigt ist, um dadurch Änderungen in der Anzeigedichte innerhalb des Bereiches von B1 bis B2 hervorzurufen, d.h.

dem Bereich von minimaler bis maximaler Lichtdurchlässigkeit .

In Fig. 1(a) bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine .. untere Glasplatte, wobei transparente Reihenelektroden QQ 14 bis 20 auf der oberen Fläche der Platte 12 ausgebildet sind. Solche optisch transparenten Elektroden können aus einem Material gebildet sein, wie eine dünne Schicht aus einem Metalloxid, wie Sn₂O-, oder In₂O-, oder aus einer hoehpolymeren dünnen Folie aus einem Material wie οι- Polyacetylen (-CH) oder Polycyadyl (-SN) . Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine obere Glasplatte, auf der

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auf der zu d-er Glasplatte 12 weisenden Oberfläche auch transparente Elektroden (z.B. Spaltenelektroden 22,28...) ausgebildet sind.Mit den Bezugszeichen 51 und 40 sind transparente isolierende Schichten bezeichnet, die aus einem Material, wie z.B. SiOp gebildet sind und eine unmittelbare Berührung zwischen dem Flüssigkristallmaterial 36 und den Treiberelektroden verhindern, um dadurch zu vermeiden, daß ein Gleichstrom in dem Flüssigkristall fließt, wenn Treiberspannungen an die Elektro- den gelegt sind. Diese Isolierschichten dienen auch dazu, eine ausreichende Flachheit der Elektrodenoberflächen herzustellen. Die Bezugszeichen 48 und 42 bezeichnen Flüssigkristall-Ausrichtschichten, die dazu dienen, die Moleküle des Flüssigkristalls so auszurichten, daß eine nematische Flüssigkristallausrichtung, wie es auf diesem Gebiet bekannt ist, hergestellt wird, d.h. daß die Hauptachsen der Moleküle parallel zu den Glasflächen der Platten 12 und 10 angeordnet sind, wobei jedoch die jeder Platte benachbarten Moleküle in zueinander senkrechten Richtungen ausgerichtet sind, wenn man senkrecht auf die Anzeigeebene schaut. Jedoch können verschiedene andere Anordnungen der Flüssigkristallmoleküle verwendet werden.

Die Bezugszeichen 50 und 44 bezeichnen Polarisierungsplatten, die dazu dienen, zueinander senkrechte Polarisierungsrichtungen des durch sie hindurchgegangenen Lichtes hervorzurufen. Mit 38 ist eine Reflektorplatte bezeichnet .

Um die elektrische Leitfähigkeit der in einer solchen Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel verwendeten, transparenten Elektroden zu verbessern, sind Mittel eingesetzt worden, wie z.B., daß ein schmaler Streifen oder ein schmales Band aus Metall, wie z.B. Kupfer, über die Länge der Elektrode vorgesehen wird, d.h. eine

dünne, nicht transparente Linie. Dies ist in Fig. 4(a) dargestellt, in der ein dünner Metallstreifen 54 auf einer transparenten Elektrode 53 ausgebildet ist und sich von einem Verbindungsanschlußbereich 55 der Elektrode erstreckt. Jedoch besteht der Nachteil bei einer solchen Anordnung darin, daß der Metallstreifenbereich teilweise jedes Bildelement der entsprechenden Reihe oder Spalte von Anzeigeelementen verdunkelt, wodurch die Anzeigequalität der Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel verringert wird. Es ist somit schwierig, den Metallstreifenbereich ausreichend breit auszubilden, um eine ausreichend erhöhte Leitfähigkeit der Elektrode zu schaffen. Eine andere auf einer transparenten Elektrode 56 ausgebildete : Anordnung ist in Fig. 4 (a) gezeigt, wobei ein Metall-Streifenbereich 57 mit einem Verbindungsanschlußbereich 58 verbunden ist und sich über den Umfang der Elektrode erstreckt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Verdunklung der Anzeigeelemente durch die leitenden Metallstreifenbereiche vermieden wird. Jedoch hat die Anmelderin herausgefunden, daß eine auf einer transparenten Elektrode 59 ausgebildete Anordnung, wie sie in Fig. ¹Ua) gezeigt ist, zu wesentlich verbesserten Ergebnissen führt. In diesem Fall sind Querbereiche aus Metallstreifen 61 zwischen gegenüberliegenden Abschnitten eines über den Umfang ausgebildeten Metallstreifenbereiches 60 ausgebildet, wobei diese Querbereiche so angeordnet sind, daß sie keinen Bereich einer Bildelementfläche überdecken. Dies erlaubt eine beträchtliche Erhöhung der Leitfähigkeit der Elektrode, wobei die· Wirkung des Elektrodenmusters auf die Anzeigequalität äußerst klein gemacht wird. Es wird darauf hingewiesen, daß das auf der Elektrode 59 ausgebildete leitende Streifenmuster sowohl auf den Reihenelektroden als auch auf den Segmentelektroden der Matrixanzeigetafel ausgebildet werden kann, so daß alle leitenden Streifenabschnitte in den Räumen zwischen benachbarten Anzeigeelementen angeordnet sind.

BAn

Eine andere Ausgestaltung, die der Anmelder als vorteilhaft herausgefunden hat, ist auf einer transparenten Elektrode 62 ausgebildet dargestellt. Hier ist eine Vielzahl von gegenseitig getrennten Metallstreifenabschnitten 62 ausgebildet, die sich in Längsrichtung der Elektrode erstrecken. Durch Verwendung einer Anzahl dieser getrennten Metallstreifenabschnitte, von denen jeder eine ausreichend geringe Breite aufweist, kann eine wesentliche Erhöhung der Leitfähigkeit einer transparenten Elektrode mit einer minimalen Wirkung auf die Anzeigequalität erreicht werden.

Fig. 4(b) zeigt eine Querschnittsdarstellung, um die Art zu erläutern, auf welche ein Metallstreifenabschnitt, der mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet ist, auf einer IQ transparenten Elektrode 63 ausgebildet ist, wobei eine transparente Schicht aus einem Isoliermaterial 65, die aus einem Werkstoff, wie z.B. FeO „ gebildet ist, über jenen ausgebildet ist.

Es wird auf die in Fig. 2 dargestellten Treibersignalwellenformen Bezug genommen und angenommen, daß diese Treibersignale darstellen, die an das Flüssigkristall-Anzeigeelement gelegt werden, welches zwischen einer Spaltenelektrode 22 (d.h. einer oberen Elektrode) und einer Reihenelektrode 14 (d.h. einer unteren Elektrode) schachtförmig angeordnet ist. Ein Anzeigeelement wird durch den kombinierten Taktsignalimpuls und das Datentreibersignal ausgewählt, die an diese Elektroden gelegt sind, d.h., daß es auf den vollen EIN, den vollen AUS

OQ oder Zustand mittlerer Lichtdurchlässigkeit eingestellt wird, wie es vorhergehend beschrieben wurde. Während des nächsten Zeitinvervalls von ti bis 2tl wird das zwischen der Reihenelektrode 16 und der Spaltenelektrode 22 angeordnete Flüssigkristall-Anzeigeelement ausgewählt,

_g5 während eine Nichtauswahl Übersprech-Signalspannung mit der Amplitude V als eine Wechselvorspannung an das

Flüssigkristall-Anzeigeelement zwischen der Reihenelektrode 14 und der Spaltenelektrode 22 gelegt wird. Somit kann in dem Fall einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel mit einer Gesamtzahl von η Reihen die Amplitude der Treiberspannung, die erforderlich ist, um ein Anzeigeelement in den vollen EIN-Zustand zu schalten, die als V- - be-

ei-n zeichnet ist und die Treiberspannung, die erforderlich ist, um ein Anzeigeelement in den vollen AUS-Zustand zu steuern, die mit V bezeichnet ist, aus dem folgenden berechnet werden, wobei eine Spitzenamplitude von für die an die Reihenelektroden gelegten Taktsignalimpulse angenommen ist und der Spitzenwert des Spaltenelektroden-Treiberimpulses als a bezeichnet wird:

^Vg£n ⁼ v/(1+a)².1 + 1²(n-1)f/n

V =
aus

(η,a)=
'

Wenn die Anzahl η der Reihen erhöht wird, nähern sich die Werte von V_ein und V_aug einander. Damit der Wert von V_aus dem Wert V1 in Fig. 3 entspricht und damit der

Wert von V . dem Wert V2 entspricht, ist es erforderlich, sin

in geeigneter Weise den Amplitudenwert a zu bestimmen. Jedoch wird, wenn der.Wert η erhöht wird, eine solche Treiberspannungsbeziehung unmöglich. Das Verhältnis d.h. o6 hat einen maximalen Wert:

'"<- - V (Vn + 1 )/(vn - 1 ).

Wenn die Anzahl η der Reihen erhöht wird und c*C sich einem Wert von 1 nähert, wird der Wert von V . größer als V1 und der Wert von V₀₁₁₀ wird kleiner als V2, so daß der Anzeigekontrast verringert wird. Bei einem Wert von η in der Größenorndung von 32 bis 64 ist das Verhältnis

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ι V ._/V ungefähr V2/V1. Somit treten Schwierigkeiten

■*· Sin 3. U S

niedereren Kontrastes auf, wenn die Anzahl η der Reihen in der Anzeigematrix größer als 64 gemacht wird.

Wenn eine einfache Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel von der in Fig. 1(a) gezeigten Grundform verwendet wird, um beispielsweise eine Fernsehanzeige zu schaffen, dann wird jede Reihe von Anzeigeelementen aufeinanderfolgend durch das Anlegen von Videosignalpotentialen,

"LQ die jedem Element dieser Reihen entsprechen, an die entsprechenden Spaltenelektroden 22 bis 34 während eines Intervalls getrieben, wenn ein Taktsignalimpuls an die Reihenelektrode der ausgewählten Reihe gelegt wird, woraufhin die geeigneten Videosignalpotentiale für die

, p- nächste Reihe der Anzeigeelemente an die Spaltenelektroden gegeben werden, wenn ein folgender Taktsignalimpuls an die nächsten Reihenelektroden gelegt worden ist, usw., d.h. wobei diese Taktsignalimpulse aufeinanderfolgend die Reihenelektroden 14 bis 20 abtasten.

Ein Verfahren, welches vorgeschlagen worden ist,

damit die Anzahl der Reihen einer solchen Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel erhöht werden kann, verwendet das Multiplexen der Treibersignale, d.h. es wird eine Vielte zahl von Reihen von Anzeigeelementen von jeder Reihenelektrode mittels eines geeigneten Treibens der Reihenelektroden im Time-Sharing-Modus angesteuert. Ein einfaches Beispiel einer solchen Anordnung ist in Fig.5 dargestellt, bei dem ein Multiplexen mit einem Faktor _n 4 durchgeführt wird, d.h. jede Reihenelektrode treibt

vier Reihen von Anzeigeelementen.Hier ist eine FlüssigW kristall-Matrixanzeigetafel 58 mit einem Paar von Reihenelektroden 67 und 68 und fünf Sätzen von vier Spaltenelektroden versehen, von denen die ersten mit den Bezugszeichen 58 bis 78 bezeichnet sind. Diese Spaltenelektroden treiben in Verbindung mit der Reihenelektrode

67 den Satz von vier Anzeigeelementen 69 bis 72. Auf den ersten Blick scheint die Matrix der Fig. 5 eine Anordnung von Anzeigeelementen mit acht Reihen und fünf Spalten darzustellen. Jedoch ist die Anzahl der Elektrodenverbindungs-,-leitungen, welche von der Matrix herausgeführt werden müssen gleich (2 + 20) = 22, statt insgesamt 13 Leitungen, welche im Falle einer einfachen 8x5 Reihenmatrix erforderlich sind, bei der zum Betreiben kein Multiplexen verwendet wird. Somit ist die Anzahl der Elektrodenver_in bindungsleitungen gleich derjenigen einer einfachen Matrix mit zwei Reihen und 20 Spalten. Die durch eine solche Multiplex-Treiberanordnung bedingte, erhöhte Anzahl von Zuführungsleitungen stellt praktische Herstellungsschwierigkeiten im Falle einer Matrixanzeigetafel dar, die eine große Anzahl von Spaltenelektroden aufweist, wie es erforderlich ist, um eine Fernsehanzeige zu schaffen.

Ein anderes Verfahren, welches zur Erhöhung der gesamten Anzahl von Reihen bei einer solchen Flüssigkristallmatrixanzeigetafel über die praktische Grenze von ungefähr 64 hinaus dient, wie es vorhergehend angegeben worden ist, ist in Fig. 6(a) dargestellt. Hier sind die Spaltenelektroden in einen oberen Satz 82 bis 94 zum Treiben der oberen Hälfte der Anzeigematrix und einen

__ unteren Satz 96 bis 106 zum Treiben der unteren Hälfte 2b

der Matrix aufgeteilt, während entsprechende Reihenelektroden in der oberen und unteren Hälfte miteinander verbunden sind, d.h. die Reihenelektroden 108 und 114, 110 und 116 sowie 112 und 118, wie es dargestellt ist. Wenn eine solche Anzeigematrix mit einer zeilenweisen.Abtasttreiberanordnung verwendet wird, d.h. für eine Fernsehanzeige, dann ist der Betrieb für die ersten drei Reihen, die von den Reihenelektroden IO8 bis 112 getrieben werden, identisch demjenigen einer einfachen Anzeigematrix gemäß Fig. 1(a), wie vorhergehend beschrieben, d.h.

Taktsignalimpulse, die mit TP1 bis TP3 bezeichnet sind,

-ή-

-, werden aufeinanderfolgend die Reihenelektroden 108 bis 112 abtasten, wobei die Videosignalpotentiale an die Spaltenelektroden 67 bis 94 bei geeigneter Synchronisation mit diesen Reihenabtastimpulsen angelegt werden. Da jedoch die obere Hälfte der Anzeigematrix auf diese Weise getrieben wird, werden keine Videosignale an den unteren Satz von Spaltenelektroden 96 bis 106 gelegt, welche elektrisch von den Spaltenelektroden 82 bis 94 getrennt sind. Nachdem das Treiben der Reihenelektrode

,Q abgeschlossen worden ist, werden Videosignale für die nächste Reihe von Anzeigeelementen an die Spaltenelektroden 96 bis 106 in Synchronisation mit dem Abtastimpuls TP1 gelegt, und anschließend werden die Reihen von Anzeigeelementen in der unteren Hälfte der Anzeigematrix aufeinanderfolgend getrieben.

Eine solche Anordnung weist eine Anzahl von Vorteilen auf. Zunächst ist die effektive Anzahl von Reihen in Bezug auf den Wert V . /V , der vorhergehend defi-

em aus

_on niert worden ist, gleich der Anzahl von Reihen in jeder zu

Hälfte der Matrix. Indem 64 Reihen von Elementen in jeder Hälfte der Anzeigematrix vorgesehen werden, wird bei einer Gesamtzahl von 128 Reihen der Wert von V . /V

exn aus

nahe bei V2/V1 (Fig. 3) gehalten, so daß sich kein Kon-„c trastverlust aus der doppelten Anzahl von Katrixreihen ergibt. Zweitens können zwei Sätze von Spaltenelektrodenverbindungsleitungen, d.h. für die obere und die untere Hälfte der Anzeigematrix, von der Matrixanzeigetafel in sehr bequemer Weise herausgeführt werden. Da jedoch _o_ die Reihenelektroden in der oberen und der unteren Hälfte der Anzeigematrix gleichzeitig getrieben werden, d.h. 108 und 114, ist es erforderlich, sicherzustellen, daß die geeigneten Videosignale an die Spaltenelektroden in entsprechend gleichzeitiger Weise gelegt werden, d.h. _nc daß gleichzeitig an die Spaltenelektroden 82 bis 94 die Segmenttreibsignale für die Reihe der Anzeigeelemente,

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die. der Reihenelektrode 108 entsprechen, und an die Spaltenelektroden 96 bis 106 die Segmenttreibsignale für die Reihen der Anzeigeelemente gelegt werden, die der Reihenelektrode 114 entsprechen, und zwar dies während des Reihenabtastimpulses TP1 . Im Falle eines Videosignals jedoch werden die Daten für jede horizontale Zeile der Anzeige (im Falle einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung) oder jede Reihe von Anzeigeelementen für eine Zeile pro Zeit zugeführt, d.h. während aufeinander-

IQ folgender horizontaler Abtastperioden. Somit können Spaltenelektrodentreibersignale, die durch Verarbeiten eines solchen Videosignals erzeugt worden sind, um geeignete digitale Signale (unter Verwendung von Schieberegistern und Halteschaltkreisen, wie es auf diesem Gebiet der Technik bekannt ist) zum Treiben der Anzeige in einer Reihe auf Reihe folgenden Weise nicht unmittelbar mit der Anordnung gemäß Fig. 6(a) verwendet werden. In einem solchen Fall ist es erforderlich, zwei Videodaten-Speicherschaltkreise vorzusehen, die entsprechend mit d^en Spaltenelektroden der oberen und unteren Hälfte der Anzeigeeinrichtung verbunden sind, um zu ermöglichen, daß die geeigneten Videodatensignale, die angelegt werden sollen, gleichzeitig die Spaltenelektroden einer jeden Hälfte treiben, wie vorhergehend beschrieben worden ist, derart, daß Paare von Reihen in der oberen und unteren Hälfte der Anzeigematrix aufeinanderfolgend abgetastet werden, nämlich durch Abtastimpulse TP1, TP2, TP3 wie bei dem Beispiel in Fig. 6(a).

gO ^^m Falle einer Fernsehanzeige wird die erforderliche Speicherkapazität für diese Videospeicherschaltkreise äußerst groß. Wenn man beispielsweise eine Anzeigematrix betrachtet, die ungefähr die für eine Fernsehanzeige erforderliche minimale Anzahl von Anzeigeelementen aufweist, d.h. mit 128 Reihen und 128 Spalten, und mit einer 16 Helligkeitspegel umfassenden Grauwertskala,

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so ergeben sich für die erforderliche Speicherkapazität 64k Bits. Im Falle einer Matrix mit 256 Reihen und 256 Spalten beläuft sich die erforderliche Speicherkapazität auf 256K Bits. Ferner würde ein solcher Speicher eine sehr hohe Lese/Schreibe-Ansprechgeschwindigkeit in der Größenordnung von einigen MHz benötigen und müßte wegen der hohen Leistungsaufnahme eines dynamischen RAM-Speichers dieser Art bei den heutigen technischen Möglichkeiten aus CMOS statischen RAM-Elementen gebildet sein. Ein •LQ solcher Videospeicher würde daher beträchtlich zu den Kosten eines Fernsehempfängers, in dem er verwendet wird, beitragen und wäre für eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel nicht praktisch, welche in einem verhältnismäßig preiswerten Fernsehempfänger verwendet werden oder einen -^g preiswerten direkten Ersatz für eine Kathodenstrahlröhre bei Fernseh- oder Computeranzeigeanwendungen liefern soll.

Es wird nun auf die Fig. 6(b) Bezug genommen, anhand der das Treiberverfahrennach der Erfindung beschrieben werden soll. In diesem Fall sind die Anzeigematrix-Spaltenelektroden erneut in zwei Sätze 120 bis 132 und 134 bis 148 aufgeteilt, welche zwei getrennte Bereiche der Anzeige, d.h. die obere und die untere Hälfte bei diesem Beispiel festlegen. Jedoch sind die Reihenelektroden 150 bis 160 der Matrix nicht miteinander verbunden, sondern werden durch aufeinanderfolgend erzeugte Taktsignalimpulse TP1 bis TP6 abgetastet. Der Satz von Spaltenelektroden bis 132 und der Satz von Spaltenelektroden 134 bis 148 ist über eine Umschalt-Schaltkreisanordnung (diese ist in Fig. 6(b) nicht dargestellt) mit einem Spaltenelektrodentreiberschaltkreis verbunden, welcher Treibersignale erzeugt, die die Videodaten in einer "1 Zeile pro Zeit Weise" darstellen, wie es vorhergehend beschrieben worden

op: ist. Während die obere Hälfte der Anzeigematrix durch die Taktsignalimpulse TP1 bis TP3 abgetastet wird, werden

die Anzeigeelemente der unteren Hälfte in einem Zustand gehalten, in dem eine Spannung von Null oder nahe bei Null über jedes Element während eines Teils während der gesamten Abtastfeldperiode gelegt wird, die im folgenden als "Ruhephase" bezeichnet wird, bei der die Spaltenelektroden-Treibersignale zu den Spaltenelektroden bis 148 unterbrochen sind und nur an die Spaltenelektro-

den 120 bis 132 gelegt werden. Wenn das Abtasten der oberen Hälfte der Anzeigenmatrix abgeschlossen worden ist, treten die Anzeigeelemente der oberen Hälfte in die Ruhe-' phase ein, wobei die Spaltenelektroden-Treibersignale zu den Spaltenelektroden 120 bis 132 unterbrochen und nun den Spaltenelektroden 134 bis 148 zugeführt werden.

Das Treiberverfahren nach der Erfindung, welches bei der einfachen Anzeigematrix gemäß Fig. 6(b) angewendet wird und bei dem .angenommen ,wird, daß jedes Anzeigeelement nur zwei Zustände, d.h. einen vollständigen EIN-Zustand und einen vollständigen AUS-Zustand annehmen kann, ist durch die Wellenformdarstellung der Fig. 7(a) angegeben. Hier können die Taktsignalimpulse TP1, TP2, jeweils fünf unterschiedliche Potentialpegel annehmen, wie es dargestellt ist. Ein solches Reihenelektroden-Treiberverfahren weist gewisse Vorteile auf, welche auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind und hier nicht erörtert werden. Fig. 7(a) zeigt die Reihenelektroden-Treiberwellenformen TP1 bis TP3 und drei unterschiedliche mögliche Spaltenelektroden-Treibersignalwellenformen S(1,0,0) bis S(I, 1, 1) für die obere Hälfte der Anzeigematrix. Gemäß der Darstellung ändern sich die Taktsignalimpulswellenformen bezüglich ihrer Amplitude zwischen +a.V und -a.V, während sich die Spaltenelektroden-Treiberwellenformen zwischen +V und -V ändern. Während einer ersten Treiberphase von 0 bis T/4 werden die Reihen der oberen Hälfte der Anzeigematrix aufeinanderfolgend durch die Taktsignalimpulse TP1 bis TP3 ausgewählt und

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. 1 die Anzeigeelemente werden in Übereinstimmung mit den Inhalten der Spaltenelektroden-Treibersigna'le angesteuert. Während des Zeitintervalls von 0 bis T/4 befindet sich die untere Hälfte der Anzeige in einer Ruhephase. Anschließend wird während der Ruhephase der oberen Hälfte der Anzeigematrix von T/4 bis T/2 ein Potential von +V zwischen die Reihenelektroden und die Spaltenelektroden an jedes Anzeigeelement in der oberen Hälfte der Anzeigematrix gelegt, während die untere Hälfte der Anzeigematrix durch die Taktsignalimpulse TP4 bis TP6, die in Fig. 7(a) nicht dargestellt sind, abgetastet wird. Während der nächsten Treiberphase der oberen Hälfte der Anzeigematrix werden Treibersignale entgegengesetzter Polarität an die Reihenelektroden und die Spaltenelektroden dieser Hälfte gelegt, während ..die untere Hälfte der Anzeigematrix in eine Ruhephase eintritt.

'Es ist offensichtlich, daß mit einem solchen Verfahren der Mittelwert (rms value) der Treiberspannung, die an jedes Anzeigeelement gelegt wird, verringert wird, und es deshalb notwendig ist, dieses auszugleichen, indem die Treiberspannungsamplituden, die an die Anzeigematrix gelegt werden, z.B. um einen Faktor (2* in dem Fall einer in zwei Bereiche aufgeteilten Anzeigematrix bei dem Beispiel gemäß Fig. 6(b)erhöht werden. Jedoch stellt eine solche Erhöhung normalerweise keine praktischen Schwierigkeiten dar.

Bei dem vorhergehenden Beispiel tritt jedes Anzeigeelement in die Ruhephase ein, indem identische Potentiale an die entsprechenden Reihenelektroden und Spaltenelektroden gelegt werden. Jedoch ist es möglich, andere Verfahren zum Herstellen der Ruhephase zu verwenden, beispielsweise, indem Schaltelemente verwendet werden, um einen Kurzschluß zwischen Reihenelektroden und Spaltenelektroden herzustellen, usw.. Es ist lediglich erforderlich,

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daß· Einrichtungen vorgesehen werden, um ein im wesentlichen bei Null liegendes Potential über jedes Anzeigeelement in der Ruhephase zu erzeugen. Die Anzeige kann auch in drei oder mehr Bereiche statt in die zwei Bereiche wie bei dem vorhergehenden Beispiel unterteilt werden. In jedem Fall werden jedoch nur die Anzeigeelemente eines Bereiches jeweils nach dem Treiberverfahrennach der Erfindung getrieben, während die Anzeigeelemente der übrigen Bereiche in der Ruhephase sind.

Fig.7(b) zeigt Signalwellenformen für ein unterschiedliches System von Treibersignalen, das bei dem Treiberverfahren nach der Erfindung angewendet werden kann. Hier ändern die Taktsignalimpulse TP1, TP2, ...

innerhalb kurzer Zeitintervalle ihre Polarität, wie dies auch bei den im unteren Teil der Zeichnung dargestellten Spaltenelektroden-Treibersignalen der Fall ist, statt zwischen aufeinanderfolgenden Treiberphasen, wie beim Beispiel gemäß Fig. 7(a). Während einer Ruhephase umfassen die Spaltenelektroden-Treibersignale und die Taktsignalimpulse synchronisierte Impulszüge identischer Amplitude und Polarität, so daß die sich ergebenden Treiberspannungen, die an die entsprechenden Anzeigeelemente gelegt werden, Null sind. Die Treibersignale, die in Fig. 7(b) verwendet werden, führen zu einem größeren Leistungsverbrauch, weisen jedoch den Vorteil auf, d'aß sie eine Umkehrung der Polarität an den Flüssigkristallelementen innerhalb kürzerer Zeitintervalle hervorrufen als die Signale gemäß Fig. 7(a) und deshalb im Hinblick auf eine Maximalisierung der Lebensdauer der Flüssigkristallelemente bevorzugt werden.

Fig. 7(c) zeigt die Wellenformen einer unterschiedlichen Anordnung von Treibersignalen, die bei dem Treiberverfahren nach der Erfindung eingesetzt werden können.

Während der Treiberphase sind diese Signale identisch mit

jenen beim Beispiel der Fig. 7(b), wobei jedoch jede Ruhephase dadurch gebildet wird, daß alle'Taktsignalimpulse TP1 bis TP4 des entsprechenden Anzeigebereiches auf einem ersten Potential während einer Hälfte der Dauer der Ruhephase festgehalten werden, wobei die Spaltenelektroden dieses Bereiches auf dem gleichen Potential (z.B. +V) gehalten werden, woraufhin die Potentiale dieser Taktsignalimpulse fest auf dem entgegengesetzten Potential (z.B.-V) zusammen mit den Spaltenelektroden während dem Rest der Ruhephase gehalten werden. Hier wird wiederum ein Potential von Null an jedes Anzeigeelement eines Bereiches der Anzeigematrix gelegt, während sich dieser Bereich in der Ruhephase befindet.

Das Treiberverfahren nach der Erfindung wird nun weiter beschrieben, wobei auf das Blockschaltbild der Fig. 8(a) und die entsprechenden Wellenformdiagramme der Fig.. 8(b) und 8(c) Bezug genommen wird. In Fig. 8(a) ist ein Satz von Reihenelektroden 168 bis 178 angeordnet, die, wie beim Beispiel der Fig. 6(a) zu Paaren verbunden sind, d.h. wobei die Reihenelektroden 168 und 178, 170 und 176, 172 und 174 miteinander verbunden sind und diese Paare von Reihenelektroden durch Taktsignalimpulse über drei Ausgangsleitungen von einem Reihenelektroden-Treiberschaltkreis 166 getrieben werden. Die Spaltenelektroden sind in einen oberen Satz 180 bis 190 und einen unteren Satz 192 bis 202 aufgeteilt, so daß die Anzeigematrix in einen oberen Bereich und einen unteren Bereich unterteilt ist, die durch diese zwei Sätze von Reihenelektroden getrieben werden. Die oberen Reihenelektroden I80 bis 190 werden durch einen Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis I66 und der untere Satz von Reihenelektroden 192 bis 202 wird durch einen Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 204 getrieben. Ein Videosignal wird über einen Umschaltschaltkreis (d.h.

einen elektronischen Schalterkreis) 164 zugeführt, welcher wahlweise das Videosignal einem Bildspeicherschaltkreis 206, welcher zum Abgeben von Eingangsimpulsen an einen Speicherschaltkreis 166 verbunden ist, und einem BiId- ^ Speicherschaltkreis 208 zuführt, welcher Eingangssignale dem Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 204 zuführt. Fig. 8(b) zeigt eine typische Treiberspannung-Wellenform, die über ein Anzeigeelement im oberen Bereich der Anzeigematrix auftritt, während Fig. 8(c) die Spannung darstellt, die über ein typisches Bildelement in der unteren Hälfte der Anzeigeeinrichtung auftritt. Die Arbeitsweise dieses Anzeigesystems ist wie folgt. Während eines Zeitintervalls, während dessen ein Teil von Videosignalen, die in dem oberen Bereich der Anzeigeeinrichtung anzuzeigende

¹^ Daten darstellen, dem Umschalt-Schaltkreis 164 zugeführt werden (während der ersten Hälfte einer horizontalen Abtastperiode), wird das Videosignal zu dem Speicherschaltkreis 206 überführt und in diesem gespeichert, nachdem es in digitale Form umgewandelt ist. Wenn der nächste Teil des Videosignals, der im unteren Bereich der Anzeigematrix anzuzeigende Daten darstellt, in den Umschalt-Schaltkreis 164 eingegeben wird, dann wird dieser Teil dem Speicherschaltkreis 208 zugeführt und in ihm gespeichert. Anschließend in zeitlicher Abstimmung mit einem ersten Taktsignalimpuls, der von dem Reihenelektroden-Treiberschaltkreis 166 den Reihenelektroden 168 und 178' zugeführt wird, werden die Spaltenelektroden-Treibersignale für die erste und sechste Reihe von Anzeigeelementen von den Treiberschaltkreisen 166 bzw. 204 ausgegeben; Dann werden Spaltenelektroden-Treibersignale für die zweite und fünfte Reihe der Anzeigeelemente von den Spaltenelektroden-Treiberschaltkreisen ausgegeben, usf.

Fig. 9(a) zeigt ein Blockschaltdiagraram eines Flüssigkristall-Anzeigesysteras, bei dem das Treiberverfahren mit Ruhephase nach der Erfindung verwendet wird. Wie beim Schaltkreis gemäß Fig. 8(a) ist die Anzeige- ° matrix in einen oberen und einen unteren Bereich mit einem oberen und einem unteren Satz von Spaltenelektroden 180 bis 190 bzw. 192 bis 202 unterteilt. Jedoch sind die Reihenelektroden voneinander isoliert und es ist kein Bildspeicherschaltkreis erforderlich. Wenn der Teil des Videosignals, der die in der ersten (d.h. der obersten) Reihe von Anzeigeelementen anzuzeigende Daten darstellt, in den Umschalt-Schaltkreis 212 eingegeben wird, wird das Signal zu dem Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 166 übergeführt und von diesem als Treibersignale an die Spaltenelektroden 180 bis 190 gelegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der obere Bereich der Anzeigeeinrichtung in der Treiberphase, wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, die die über ein typisches Bildelement im oberen Bereich auftretende Spannung darstellt, während sich der untere Bereich in der Ruhephase befindet, wie es durch die Treiberwellenform gemäß Fig. 9(c) dargestellt ist. Daraufhin werden Treibersignale für die zweite und dritte Reihe der Anzeigeelemente durch den Treiberschaltkreis 166 den Spaltenelektroden 180 bis 190 zugeführt.

Nach Beendigung dieser Stufe, d.h. zur Zeit T1 , was in Fig. 9(b) dargestellt ist, tritt der obere Bereich der Anzeigematrix in die Ruhephase ein, während der untere Bereich in die Treiberphase eintritt. Ein Potential von Null wird daraufhin über jedes Anzeigeelement des oberen Bereiches gelegt, wie es vorhergehend besehrieben worden ist, und dieser Zustand dauert bis zur Zeit T2. Während des Intervalls von T1 bis T2 werden Treibersignale von dem Treiberschaltkreis 204 in synchroner Übereinstimmung mit Reihenelektroden-Taktsignalimpulsen, die aufeinan- ^erfolgend an die Reihenelektroden 174, 176 und 178 gelegt werden, ausgegeben, um die vierte, fünfte bzw.

sechste Reihe an Anzeigeelementen zu treiben. Daraufhin, d.h. nach Beendigung dieses abgetasteten Bildes, tritt der untere Bereich der Anzeigematrix in die Ruhephase ein und die Betriebsabfolge, die vorhergehend beschrieben worden ist, wird wiederholt.

Bei der praktischen Anwendung wird es im Falle einer Fernsehanzeigematrix, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung verwendet wird, erforderlich sein, eine gewisse Speicherkapazität vorzusehen, um Videosignaldaten zu speichern, bevor sie den Spaltenelektroden zugeführt werden. Jedoch ist die erforderliche Speicherkapazität sehr klein und entspricht höchstens einer oder zwei Zeilen an Anzeigeelementen. Dies ist nahezu 'vernachlässigbar, verglichen mit der großen Speicherkapazität, die beim Verfahren nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 7 benötigt wird.

Die Treiberspannungswellenform, die über ein An—

20. zeigeelement im Falle bei einem Treiberverfahren nach dem Stand der Technik für eine Flüssigkristall-Anzeigematrix auftritt,- ist in Fig. 10 dargestellt. Hier ist der Teil einer jeden Bildperiode, während der ein Bildelement ausgewählt wird, um in den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand umgeschaltet zu werden, als die Modulationsphase bezeichnet, während der restliche Teil des Bildes, während dessen ein Vorspannungssignal mit abwechselnder Polarität und geringer Amplitude über dem Anzeigeelement auftritt, als die Vorspannungsphase bezeichnet wird, wobei die Spitzenamplitude dieser Vorspannung mit VO bezeichnet wird. Die Spitzentreiberspannungsamplitude, die angelegt wird, um ein Anzeigeelement in den EIN-Zustand zu überführen, ist mit (a + 1).V0 bezeichnet, worin a die Spitzenamplitude der Taktsignalimpulse ist, die an die Reihenelektroden gelegt werden, und die Spannung, die an ein Anzeigeelement gelegt wird, um es in den

ÖAD ORIGINAL

-ys-

AUS-Zustand überzuführen, ist (a - 1).V0. In diesem Fall, wie es vorhergehend besahrieben worden ist,'sind die effektiven Werte V und V_aiie zum Umschalten eines " Anzeigeelementes in den EIN-Zustand bzw. AUS-Zustand durch die folgenden Ausdrücke gegeben, wobei N die Anzahl der Reihen in der Anzeigematrix bedeutet:

V / lxa+1²+ N-I-M Xl²

^Vein* — Ί/

r ν

Modulationsterm Vorspannungsterm

V_aus*

_aus

r N

Somit ergibt sich das Verhältnis von V . /V zu

ein aus

A(N.a)* = ^VonX /ÜE

Voffx

Der maximale Wert dieses Verhältnisses ergibt sich zu· 20

A (N, M. a) *max

Es wird auf die Fig. 11 Bezug genommen, in der die Treiberspannungswellenformen, die über ein Anzeigeelement auftreten, für den Fall einer Anzeigematrix dargestellt sind, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung angewendet wird, wobei die Matrix in einen oberen und einen unteren Bereich, wie beim Beispiel gemäß Fig.9(a) unterteilt ist. In diesem Fall schließt die Vorspannungs-_β phase einen Ruhephasenanteil ein, währenddessen das über das Anzeigeelement gelegte Potential auf Null gehalten wird. Ein "Ruhefaktor" M wird definiert als derjenige Anteil eines Bildes, währenddessen Anzeigeelemente in der Ruhephase sind. Das heißt, wenn die Matrix in zwei Bereiche, wie bei den vorhergehend beschriebenen Bei-

-yk-

spielen unterteilt ist, dann ist M gleich der durch 2 dividierten Gesamtzahl N an Reihen der Matrix. Wenn die Matrix in drei Bereiche unterteilt ist, dann wird M zu N/3.

Die Werte für V . und V„ , ergeben sich dann zu:

γ / ι* \a-nj-+ (N-I) Xl'

ein Ί/

r ν

Modulationsterm Vorspannungsterrn

aus

Das Verhältnis von V . /V ergibt sich zu:

ti* JL Il d Ll O

A (N. a) zrr ^Veln

Vaus

während das Maximum von V . /V wird zu:

ein aus

A (N, a) max= A (N π/ν") rr:

Man sieht somit, daß der maximale Wert des Verhältnisses V . /V erhöht werden kann, wie es durch das

ti JL XX du S

Treiberverfahren mit "Ruhephase¹¹ nach der Erfindung gefordert wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Treiberverfahren nach der Erfindung mit einem Treiben der Elektroden im Multiplexmodus kombiniert werden kann, was. vorher- - gehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben worden ist, um eine noch größere Anzahl von Anzeigeelementen ohne Verringerung des Anzeigekontrastes zu erhalten. Beispielsweise könnte unter erneuter Bezugnahme auf

, Fig. 4 eine solche Matrixanzeigeeinrichtung vergrößert und als eine obere und untere geteilte Anzeigematrix ausgebildet werden, so daß sie einen oberen Satz von 64 Reihenelektroden, wie 401 und 402, von denen jeder eine Vielzahl von Sätzen von vier Anzeigeelementen treibt, und einen ähnlichen unteren Satz von 64 Reihenelektroden umfaßt, wobei 768 Sätze von vier Spaltenelektroden Verbindungsleitungsgruppen (wie die Sätze 41 bis 414 in Fig. 3) zum Treiben des oberen Bereiches der Anzeige-

,Q einrichtung und ebenso 768 Sätze von Spaltenelektrodenleiturigen zum Treiben des unteren Bereiches vorhanden sind. Eine solche Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel würde 768 Spalten χ 512 Reihen an Anzeigeelementen umfassen, was der Anzahl von Bildelementen bei der üblichen Art von Kathodenstrahl-Fernsehröhren entspricht.

Es wurde herausgefunden, daß mit dem Treiberverfahren nach der Erfindung der Betrieb verbessert werden kann (genauer gesagt das vorhergehend beschriebene Ver-

_orv hältnis V . /V der Flüssigkristall-Anzeigeelemente ein aus ° ^ö

kann erhöht werden), indem spannungsvernichtende Elemente, die bei relativ niederen Spannungspegeln arbeiten, vorgesehen und zwischen die Anzeigeelektroden und deren Verbindungsleitungen geschaltet werden. Beispielsweise können Paare von wechselkopplungsmäßig geschalteten Siliziumdioden zwischen jeder Reihenelektrode und die entsprechende Verbindungsleitung geschaltet werden, welche zu dieser Treibersignale liefert. Solche Dioden können beispielsweise Paare von amorphen Silizium-Dünn-

_on schicht-PIN-übergangsdioden sein, die jeweils zu einem Ring geschaltet sind, oder Schottky-Dioden, die unter Verwendung einer dünnen Schicht aus einem Material, wie z.B. Tellurium, gebildet sind. Dadurch ergibt sich die Wirkung, daß sowohl der Wert von V . und V um eine

Θ1Γ1 ^] 3. XX S Größe in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5V verringert wird, wodurch das effektive Verhältnis von V .„/V verbessert wird. Durch die Verwendung solcher Diodenringe

in Verbindung mit dem Treiberverfahren nach der Erfindung und einem Multiplexen der Treiberelektroden, wie vorhergehend beschrieben, wäre es möglich, eine Flüssigkristall-Anzeigematrix mit einer Anzahl von Elementen in der Größen-

5 Ordnung von 1000 χ 1000 bis 4000 χ 4000 herzustellen.

Wenn man eine solch große Anzahl von Anzeigeelementen verwendet und geeignet angeordnete Farbfilter vor den Anzeigeelementen vorsieht, wäre es möglich, eine Farbanzeige zu schaffen, wie sie bei Verwendung einer Kathoden- !Q strahlröhre erzielt wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Vorsehen von Diodenringen zwischen den Treiberelementen einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel und den Anzeigeelemenjg.ten, wie es vorhergehend beschrieben worden ist, von dem Vorgehen beim Stand der Technik unterschieden werden muß, bei dem Dioden oder andere Elemente vorgesehen sind, die mit den Anzeigeelementen einer solchen Anzeigeeinrichtung verbunden sind und einen großen Wert einer Spanen nungsvernichtung erzeugen. Bei der vorhergehend beschriebenen Anordnung ist die Größe der Spannungsvernichtung sehr klein, obgleich äußerst wirkungsvoll, so daß die über die Anzeigeelemente, welche sich in der Treiberphase befinden, aber nicht laufend ausgewählt sind, entwickelte Wechselvorspannung in ihrer Größe verringert, jedoch nicht zu Null gemacht wird.

Aus dem Vorhergehenden ist zu entnehmen, daß das Treiberverfahren nach der Erfindung eine wesentliche Ver-

J₃₀ besserung in Bezug auf den Wert V . /V und damit im Hinblick auf den Anzeigekontrast bei einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel ermöglicht, die eine große Anzahl von Anzeigeelementen aufweist. Als Ergebnis hiervon ermöglicht das Treiberverfahren die Herstellung einer Flüssigkristall-Matrixanzeigeeinrichtung, welche unmittelbar verbunden werden kann, um ein Videosignal zu erhalten,

BAD ORIGINAL

wie es im allgemeinen in ein Anzeigesystem mit einer Kathodenstrahlröhre eingegeben wird, z.B. für Anzeigezwecke bei Computern oder beim Fernsehen, wobei die Videodaten an die Treiberelektroden der Anzeigematrix mittels einfacher und preiswerter Signalverarbeitungs- und Treiberschaltkreisanordnungen überführt werden, um aufeinanderfolgende Reihen von Bildelementen in der gleichen Weise und mit der gleichen zeitlichen Beziehung wie beim zeilenweisen Abtasten einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhren-Fernsehanzeige anzusteuern . Es sind keine teuren Videospeicherschaltkreiseinrichtungen mit großer Kapazität erforderlich, und da die Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel keine Steuerelemente umfaßt, die mit jedem Anzeigeelement verbunden sind (d.h. nicht vom aktiven Matrixtyp ist), kann ein solches Matrixanzeigesystem mit geringen Kosten hergestellt werden, um einen direkten Ersatz für Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen zu schaffen, die zur Fernsehanzeige, für Anzeigen bei Computerendstation usw. verwendet werden. Bisher war dies wegen der hohen Herstellungskosten von Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln und der peripheren Schaltkreise, die herkömmliche Treiberverfahren verwenden, und wegen der geringen Kontrastwerte nicht möglich, welche mit solchen herkömmlichen Verfahren erhalten werden, wenn die Anzahl der Anzeigeelemente sehr groß gemacht wird, d.h. in der Größenordnung, die für eine Fernsehanzeige benötigt wird.

Im Falle einer ultraminiaturisierten Art von Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln, welche von der Größenordnung von einigen Quadratzentimetern ist, können Fernsehbilder mit einer ausreichenden Auflösung dargestellt werden, indem ungefähr 120 χ 160 Bildelemente vorgesehen werden. Eine solche Elementausbildung kann ohne weiteres mit dem erfindungsgemäßen Treiberverfahren getrieben werden, wobei eine aufgeteilte obere und untere (d.h. zwei Bereiche) Anzeigeausbildung verwendet wird,

BAD

so wie es in Fig. 9(a) dargestellt ist. Dies kann mit der in Fig. 4 dargestellten Anzeigeelektroden-Multiplexanordnung kombiniert werden, um die erforderliche Anzahl von Treiberelektroden für eine solche Anzeigematrix zusammen mit der leichteren Elektroden- und Verbindungsleitung-Ausgestaltung und einem großen Wert für das Öffnungsverhältnis zu schaffen, d.h. mit einem minimalen Anteil der Anzeigefläche, die von den Elektrodenleitungen abgedunkelt . ist.
10

Um eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel mit einer

großen Anzahl von Anzeigeelementen mit großem Anzeigekontrast ohne Verwendung eines Treiberverfahrens, welches Videospeichereinrichtungen mit großer Kapazität erfordert, zu schaffen, wäre es normalerweise notwendig, auf ein Vielfachmultiplextreiben der Elektroden zurückzugreifen, wie z.B. ein Multiplexen mit einem Faktor von 8 (d.h. beim Beispiel der Fig. 4 müßte jede Reihenelektrode 8 Reihen von Anzeigeelementen treiben, so daß jede Spalte von Anzeigeelementen durch Spaltenelektroden getrieben werden, die mit einem Satz von 8 getrennten Verbindungsleitungen statt der vier Leitungen, wie 66 bis 78 in Fig.4 verbunden sind). Wegen der Schwierigkeiten, die Elektrodenmuster auf den Anzeigetafelsubstraten auszubilden, wäre ein solches Vielfachmultiplexen im allgemeinen praktisch nicht sinnvoll. Jedoch kann bei Verwendung des Treiberverfahrens nach der Erfindung beispielsweise bei der in einen oberen und einen unteren Bereich gemäß Fig. 9(a) unterteilten Anzeigematrix die gleiche Anzahl von Anzeigeelementreihen mit einem Multiplexfaktor von lediglich vier getrieben werden.

Wenn ein Treiberverfahren wie das nach der Erfindung eingesetzt wird, ist es erforderlich, die Ausgestaltung der Anzeigeelementanordnung und die Treibersignalwellen-

BAD ORiGiNAL

-φ-

formen zu berücksichtigen. Es wird erneut .auf die Fig.7(a) 7 (b) und 7(c) Bezug genommen, in denen unterschiedliche Arten von Treibersignalwellenformen für eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel dargestellt sind, die in einen 5 oberen und einen unteren Bereich unterteilt ist und mit dem Treiberverfahren nach der Erfindung getrieben wird. Wenn die Anzeigeeinrichtung in eine größere Anzahl von Bereichen unterteilt wird, nimmt die Dauer der Ruhephase entsprechend zu. Es wird darauf hingewiesen, daß es !O möglich ist, die Anzeige in eine Anzahl von Bereichen zu unterteilen, welche nicht ganzzahlig ist.

In Fig. 7(a) weisen die Taktsignalimpulse TP1 bis TP3 eine Wellenform mit fünf Pegeln auf, wobei die Pegel unabhängig voneinander einstellbar sind, während die Spaltenelektroden-Treibersignale von der einfachen Art mit zwei Pegeln sind. Die Polarität von jedem Taktsignalimpuls wird während der ersten Halbbildperiode umgekehrt und eine Hälfte einer jeden Periode bildet eine Ruhephase. Die Potentiale der Taktsignalimpulse während der Ruhephase können frei gewählt werden, vorausgesetzt, daß sie identisch mit jenen der Spaltenelektrodentreibersignale während der Ruhephase sind. Der Vorteil für die Spaltenelektroden-Treibersignale Wellen formen mit zwei Pegeln zu verwenden, besteht darin, daß einfache logische Schaltkreiselemente, wie z.B. exklusive ODER-Tore verwendet werden können, um diese Signale zu erzeugen, und ferner können Logikschaltkreise mit zwei Pegeln einfacher bei integrierten MOS FET-Schaltkreiselementen mit einer wirkungsvolleren Verwendung 'der Fläche der integrierten Elemente als bei Schaltkreisen'untergebracht werden, die Signale mit mehreren Pegeln erzeugen. Da die Anzahl von Spaltenelektroden-Treibersignalen, welche erzeugt werden müssen, im allgemeinen wesentlich größer als die Anzahl von Reihenelektroden-Treibersignalen, wie z.B. TP1 usw. ist, wird es bevorzugt, die Spaltenelektro-

ΐ den-Treibersignale von der Art mit zwei Pegeln, wie beim Beispiel gemäß Fig. 7(a) auszubilden.

\ Während der ersten Halbperiode, die in Fig. 7(a) M gezeigt ist (d.h. von 0 bis T/2), werden die Potentiale der Spaltenelektroden-Treibersignale so erzeugt, daß der

Wert des Verhältnisses V . /V maximalisiert wird, ; ein aus

hingegen während der zweiten Halbperiode diese Signale den Potentialen des Taktsignalimpulses identisch gemacht werden.

Die Treibersignal-Wellenformen der Fig. 7(c) sind vorzugsweise solche gemäß Fig.7 (b) im Hinblick auf die Leistungsaufnahme, da Hochfrequenz-Treiberimpulse während

!5 jeder Ruhephase nicht an die Anzeigeelektroden gelegt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß es ebenfalls möglich wäre, die Treibersignal-Wellenformen der Fig. 7(c) so abzuändern, daß die Potentiale sowohl der Reihenelektroden (d.h. TP1, TP2, ...) und der Spaltenelektroden während jeder Ruhephase auf Null gesetzt werden. In diesem Fall hätten sowohl die Treibersignale für die Spaltenelektroden und die Reihenelektroden drei Pegel statt sich nur zwischen zwei Pegeln zu ändern.

Wenn Treibersignale für das Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung von CMOS FET-integrierten Schaltkreisen (im folgenden als CMOSIC abgekürzt) erzeugt werden, besteht das einfachste Verfahren zum Erzeugen von Signalen mit mehreren Pegeln darin, Feldeffekttransistorschalter zu verwenden. Jedoch besteht in diesem Fall die Gefahr, daß eine Verriegelung wegen der umgekehrten Spannungen auftritt, die über die Flüssigkristall-Anzeigeeleraente erzeugt werden, als Ergebnis der Kapazitäten der Anzeigeelemente. Diese Schwierigkeit wird dadurch noch größer, daß es erforderlich ist, eine erhöhte Treibersignal-Spannungsamplitude bei dem Verfahren nach der Erfindung

²Z-

-j^ zu verwenden (d.h. eine um einen Faktor von P 2 erhöhte

im Falle einer Matrixanzeigetafel, die in -zwei Bereiche ■ unterteilt ist). Aus diesem Grund wird es bevorzugt,

das Treiberverfahren nach der Erfindung bei einem Anc zeigesystem anzuwenden, bei dem die Treibersignale von einem CMOSIC mit isolierem Substrat erzeugt werden, wie z.B. ein CMOSIC mit Silizium auf Saphir.

Es wird darauf hingewiesen, daß es bei dem erfiniQ dungsgemäßen Treiberverfahren nicht erforderlich ist, die Spannung über jedes Anzeigeelement genau auf Null während der Ruhephase zu verringern, solange diese nur ausreichend klein verglichen mit der Spannung ist, die während der Treiberphase über ein nicht ausgewähltes ,p- Anzeigeelement liegt.

Das Treiberverfahren nach der Erfindung kann sowohl bei Anzeigen von der Art mit zwei Pegeln (d.h. jedes Anzeigeelement ist entweder vollständig ein- oder ausgeschaltet) als auch bei Anzeigen angewendet werden, bei denen eine Vielzahl von Tonabstufungen vorliegt.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich somit, daß das Treiberverfahren nach der Erfindung eine

„r- Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel herzustellen ermöglicht, die einen hohen Kontrastpegel und eine wesentliche größere Anzahl von Anzeigeelementen, als es bei einer Matrixanzeigetafel bisher möglich war, aufweist, wobei diese preisgünstig produziert werden kann und nur einfache periphere Schaltkreise ohne Notwendigkeit eines Videospeichers mit großer Kapazität benötigt. Da das Treiberverfahren nach der Erfindung ein unmittelbares zeilenweises Abtasten der Anzeige in der gleichen Weise wie bei einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhren-Anzeige-

„f. einrichtung, die zur Bilderzeugung mit einer Abtastung vom Rastertyp verwendet wird, ermöglicht, kann eine

solche Matrixanzeigetafel mit ihren zugeordneten Schaltkreisen direkt zum Ersatz für eine Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung entwickelt werden, um Fernsehbilder, Computerbilder oder andere Bilder zu erzeugen.

Es wird darauf hingewiesen, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen bei den vorhergehend beschriebenen, der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Ausführungsformen in Betracht gezogen werden können, welche in den Erfindungsbereich der Erfindung fallen, wie dieser in den Ansprüchen angegeben ist. Die vorhergehende Beschreibung sollte deshalb lediglich der Erläuterung dienen und nicht in einem einschränkenden Sinn verstanden werden.

BAD ORIGINAL

Claims

GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER PArENTANWALTE

CURO⁰KAN PATENT ATTOHNEYS

_r A GHUNECKER. OPi.-~o

DR H KINKELOEY. qpl ino OR W STOCKMAIR. am. «.ui DR K SCHUMANN, oplphys

P. H JAKOB. OPL 'NG

DR G BEZOLO. opu o«u W. MEISTER, ο«, ing H. HILGERS. DPL »α R DR H MEYER-PLATH. r»PL inq

80OO MÜNCHEN 22 MAXIMIUANSTRAS5E 58

Citizen Watch Company Limited ρ .,g ^g^

No. 1-1, 2-chome, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Patentansprüche

Verfahren zum Treiben einer Flüssig

kristall-Matrixanzeigeeinrichtung

1 - Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel eine Vielzahl von Reihenelektroden, die zum Empfangen von periodisch erzeugten Taktsignalimpulsen verbunden sind, und eine Vielzahl von Spaltenelektroden, die mit Spaltenelektroden-Treiberschaltkreisanordnungen verbunden sind, um anzuzeigende Daten darstellende Treibersignale zeitlich synchronisiert mit den Taktsignalimpulsen zu empfangen, sowie eine Vielzahl von Flüssigkristall-

Q5 Anzeigeelementen aufweist, die an den Schnittstellen der Reihenelektroden und Spaltenelektroden ausgebildet

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sind, daß die Spaltenelektroden in eine Vie.lzahl von Sätzen von Spaltenelektroden (120-132; 134-148) unterteilt sind, von denen jeder durch gegenseitig unabhängige Treiberschaltkreiseinrichtungen betrieben wird, wodurch eine Vielzahl von entsprechenden Bereichen bestimmt wird und jeder dieser Bereiche abwechselnd in einer Treiberphase, während der Treibersignale an die Spaltenelektroden und Taktsignalimpulse (TP1 ... TP6) angelegt werden, um aufeinanderfolgend die Reihenelektroden auszuwählen, und in einer Ruhephase betrieben wird, während der ein Potential, das im wesentlichen gleich Null ist, über die Anzeigeelemente dieses Bereiches gelegt wird, und daß während jeweils einer dieser Bereiche in der Ruhephase betrieben wird, alle übrigen Bereiche in der Treiberphase betrieben wird.
2. Trelberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential während der Ruhephase, welches im wesentlichen gleich Null ist, durch Einstellen, der Potentiale der Spaltenelektroden und Reihenelektroden eines Bereiches, der in der Ruhephase betrieben wird, auf identische Werte erzeugt wird.
3- Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-^ zeichnet, daß das Potential in der Ruhephase, welches im wesentlichen gleich Null ist, dadurch erzeugt wird, daß Schalterelemente verwendet werden, um einen Kurzschluß zwischen den Spaltenelektroden und den Reihenelektroden eines in der Ruhephase betriebenen Bereiches herzustellen. 30
4. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignalimpulse, die zum Treiben der Reihenelektroden angelegt werden, sich zwischen wenigstens drei verschiedenen Potentialen ändern, und daß die Treibersignale, die an die Spaltenelektroden angelegt werden, sich zwischen zwei verschiedenen Potentialen ändern.

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5. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignalimpulse, die zum Treiben der Reihenelektroden angelegt werden, und die Treibersignale,

die an die Spaltenelektroden angelegt werden, jeweils
5

Impulszüge abwechselnder Polarität umfassen, wobei der Impulszug der Taktsignalimpulse die gleiche Polarität wie derjenige der Spaltenelektroden-Treibersignale aufweist.
6. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltkreisanordnung für die
Reihenelektroden und Spaltenelektroden komplementäre
Feldeffekttransistorschalter umfaßt, die als monolithische integrierte Schaltkreise ausgebildet sind.
7. Treiberverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die monolithischen, integrierten Schaltkreise von der Art mit isoliertem Substrat ist.
8. Treiberverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die monolithischen, integrierten Schaltkreise ein Silizium-auf-Saphir-Substrat aufweisen.
9. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiplextreiben für die Reihenelfektroden und die Spaltenelektroden verwendet wird, wobei jede Spalte von Anzeigeelementen durch eine Vielzahl von
Sätzen von Spaltenelektroden getrieben wird und jede

der Reihenelektroden dazu dient, eine entsprechende Vielzahl von Reihen der Anzeigeelemente zu treiben.
30