DE3016364A1

DE3016364A1 - Fluessigkristallanzeige in matrixanordnung

Info

Publication number: DE3016364A1
Application number: DE19803016364
Authority: DE
Inventors: Keisaku Nonomura; Toshiaki Takamatsu; Hisashi Uede; Tomio Wada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1980-10-30
Also published as: US4373784A; DE3016364C2; GB2050033A; GB2050033B; JPS5924061Y2; JPS55157280U

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit matrixartiger Anordnung der Erregerelektroden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und bezieht sich insbesondere auf die Anordnung und Gestaltung der nach Zeilen und Spalten unterteilten und geordneten Erregerelektroden für eine solche Anzeige.

Um die Anzeige- oder Bildqualität von Flüssigkristallanzeigen zu verbessern, waren insbesondere bei mehrzelligen Anzeigepaneelen erhebliche Anstrengungen darauf gerichtet, die Punkt- oder Ze llendichte zu vergrößern. Flüssigkristallanzeigen mit einer Matrix-Elektrodenstruktur sind hinsichtlich der Forderung an möglichst niedrigen Energieverbrauch günstig, da sie sich mit vergleichsweise niedriger Ansteuerleistung erregen lassen.

Zur Ansteuerung einer solchen Matrix-Flüssigkristallanzeige ist die zeilenweise Ansteuerung bekannt. Dieses Prinzip ist im Blockschaltbild der Fig. 1 veranschaulicht. In 0 einem Hauptspeicher 1 sind Zeichen, Symbole, Teile von Mustern od.dgl. gespeichert und ein Signalumsetzer 2 transformiert die im Speicher 1 enthaltenen Daten in ein der gewünschten Anzeige entsprechendes Signalmuster. Dieses Signalmuster wird zeilenweise in einem Pufferspeicher eines Spaltentreibers 3 eingeschrieben und an entsprechende Spaltenelektroden Y₁, Y₉, ... Y übergeben. Die Spaltenelektroden werden von

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Zeilenelektroden X₁, Y₉, . .·. Y gekreuzt und diese Zeilen-

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elektroden werden sequentiell über einen Zeilentreiber 4 erregt, so daß die im Pufferspeicher zeilenweise enthaltene und vorbereitete Information auch zeilenweise angezeigt wird.

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Die Steuerung und Synchronisierung der Zeilen- und Spaltentreiberschaltkreise erfolgt von einer Steuereinheit 5 aus. Die eigentliche Flussigkristall-Anzeige mit Matrixanordnung der Elektroden ist mit Bezugshinweis 6 gekennzeichnet.

Für Flüssigkristall-Anzeigepaneele mit einer Matrixanordnung der einzelnen Anzeigezellen gilt ganz allgemein, daß die Anzeigegenauigkeit umso größer wird, je höher die Anzahl der Zeilen (Abtastzeilenanzahl), d.h. also je dichter die Anzahl der einzelnen Zellen ist. Mit der Erhöhung der Zeilenzahl jedoch wird die für ein pro Spalte anzulegendes Signal benötigte Zeitdauer oder, in anderen Worten, die Arbeitsphase oder das Tastverhältnis verkürzt, und es entstehen erhebliche Einstreu- bzw. Kreuzkopplungsprobleme.

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen dieser Bauart zeigen dann außerdem unbefriedigende Schwellenwert-Kennwerte sowie ein langsames Ansprechverhalten, mit der Folge, daß es schwierig wird, ein zufriedenstellendes Kontrastverhältnis zu erzielen. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wurden bereits verschiedene, nachfolgend kurz angedeutete Versuche unternommen:

1. Es wurde versucht, Flüssigkristall-Materialien zu entwickeln, die genauer definierte Schwellwert-Eigenschaften besitzen.

2. Es wurde ein Matrix-Adressierschema entwickelt, bei dem unter Einhaltung eines größeren Betriebs- oder Erregungsspielraums optimale Schaltbedingungen gegeben sind

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3. Es wurden Elektrodenstrukturen entwickelt, mit denen sich eine scheinbar höhere Auflösung erzielen läßt.

Obwohl für die beiden erstgenannten Entwicklungsrichtungen (1) bzw. (2) der Aufbau bekannter Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen nicht wesentlich verändert zu werden braucht, erscheint es für die zur Zeit bekannten Flüssigkristallmaterialien usw. in der Praxis unmöglich zu sein, die Anzahl der Erregerleitungen nennenswert zu erhöhen. 10

Bei dem unter (3) genannten Verfahren dagegen ergibt sich das Problem, daß sich der Aufbau der Flüssigkristallzelle vergleichsweise sehr kompliziert, obgleich es damit möglich wird, die Anzahl der Erregerleitungen auf das Doppelte, Dreifache, Vierfache usw. zu erhöhen.

Um den mit Ziffer 3. angegebenen Weg zu verfolgen, bieten sich folgende Möglichkeiten an:

(a) Doppelelektrodenanordnung; (b) vertikale Unterteilung und (c) zweilagige Anordnung.

Um den angestrebten Zweck zu erreichen, lassen sich die angedeuteten Möglichkeiten jeweils allein oder auch in Kombination anwenden. Es wird in diesem Zusammenhang auf die DE-OS 28 29 602 hingewiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzeigequalität von solchen Matrix-Flüssigkristall-Anzeigepaneelen durch eine neuartige Gestaltung der Elektroden sowie deren Anordnung zu verbessern.

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Die ^erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Matrix-Typ gemäß der Erfindung gehört nicht zu den oben angegebenen Kategorien (a)bis(c), es liegen jedoch gewisse Ahnlichkeiten mit der Doppelelektrodenanordnung gemäß der Kategorie (a) vor.

Für Doppelelektrodenstrukturen in Matrixanordnung mit Spaltenelektroden und Zeilenelektroden, die einander rechtwinklig überkreuzen, um die einzelnen rechteckförmigen Bildelemente festzulegen, ist es bekannt, die einzelnen rechteckförmigen Bildpunktelemente durch streifenförmige Verbindungselektroden miteinander zu verbinden, so daß jede der Zeilenelektroden (abtastseitige Elektroden) einem Paar von Bildelementen gegenübersteht bzw. diesem zugeordnet ist. Wie sich aus Fig. 2 ersehen läßt, ist ein Paar von Bildelementen 1, 1¹ so angeordnet, daß sie einer einzigen Zeilenelektrode ¥·_-. gegenübersteht ,und die übrigen BiIdelemente sindin ähnlicher Weise auf Zeilenelektroden Y₁, Y₉, ... Y. _Λ, Y., ... Y ausgerichtet, so daß ein Verhaltes j— ι 3 η

nis von zwei-zu-eins entsteht. Jedes Bildelement 1, 1' ist mit Verbindungselektroden 2, 2¹ verbunden. Die Verbindungselektroden 2, 2' und die Bildelemente bilden jeweils eine der Spaltenelektroden X₁, X₀, ... X₀-* X₀-/ ... X . Die zwei Spaltenelektroden X₂"-i ^un<^ ^X2 " kü^^en offensichtlich eine einzige Spaltenelektrode (j entspricht einer ganzen natürlichen Zahl). Diese Doppelelektrodenstruktur ist einer einlagigen einfachen Matrixstruktur insofern überlegen, als

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sich im Vergleich mit der einfachen Matrixstruktur die Zeilenelektroden doppelt so oft erregen lassen, ohne das Tastverhältnis zu verändern.

Bei der bekannten Doppelelektrodenstruktur jedoch ergeben sich unvermeidlicherweise Probleme daraus, daß die Verbindungselektroden 2, 2¹, welche die Bildelemente 1, 1' miteinander verbinden, extrem schmal sein müssen, so daß beim Ätzen sehr leicht Unterbrechungen auftreten. Um sehr feine Bildstrukturen anzeigen zu können, sollten die einzelnen Bildelemente jedoch so breit wie möglich sein und dementsprechend muß die Breite der Verbindungselektroden 2, 2' so schmal wie möglich gemacht werden. Wird die Breite der einzelnen Verbindungseleketroden jedoch zu schmal gewählt, so wird die Herstellung des Elektrodenmusters äußerst schwierig. Selbst wenn sich die Herstellung dieser Verbindungselektroden technologisch noch beherrschen läßt, so tritt als anderes unvermeidliches Problem hinzu, daß sich insbesondere bei schmalen und langen Elektroden ein erheblicher Spannungsabfall ergibt, so daß vor allem die Eck- und Kantenbereiche der Anzeigetafel nur mit einer ungenügenden Spannung versorgt werden können.

Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß bei einer einheitlichen Elektrodenkonfiguration die Länge der Verbindungselektroden 2, 2¹ erheblich verkürzt werden kann. Es ist sogar möglich, die Verbindungselektroden durch eine besondere Gestaltung und Ausrichtung der einzelnen rechteckförmigen Bildelemente 1, 1' ganz einzusparen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 das bereits kurz erläuterte Prinzip-Blockschaltbild einer Treiberschaltung für eine Matrix-Flüssigkristallanzeige;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Draufsicht auf ein bekanntes Elektrodenmuster für eine

Matrix-Flüssigkristallanzeige;

Fig . 3 ein Schaubild zur. Verdeutlichung der Gestaltung eines Matrix-Elektrodenmusters entsprechend der Grundlage der Erfindung und Fig. 4 bis 6 in vergrößerter Ansicht exemplarische

Ausführungsformen der Erfindung.

Anhand der Fig. 3(a), 3(b) und 3(c) wird zunächst das Prinzip der Erfindung zur Gestaltung eines Matrixelektrodenmusters erläutert. Fig. 3(a) zeigt Bildpunktelemente bei einer einfachen herkömmlichen Matrixanordnung der Elektroden, Wie die Fig. 3(b) oder 3(c) verdeutlichen sollen, wird die Fläche jedes Bildelements durch Vertikal- oder Horizontalunterteilung der Matrix auf die Hälfte reduziert, so daß sich in Vertikal- oder Horizontal-Richtung die Auflösung verdoppeln läßt. Bei der Lösung nach Fig. 3(b) jedoch wird die Anzahl der Abtastzeilen ebenfalls verdoppelt und die Auflösung in Horizontalrichtung bleibt unverändert. Ähnlich gilt für die Lösung nach Fig. 3 (c), daß die Auflösung in Vertikalrichtung nicht verbessert ist. Um hier sowohl in Vertikalrichtung als auch in Horizontalrichtung zu einer verbesserten Auflösung zu kommen, wird ein zusätzliches drittes Bildelement C(X ' Y ') vorgesehen, das zwischen

m , η

einem bestimmten ersten Bildelement A(X , Y ) und einem zweiten bestimmten Bildelement B(X₊₁, Y₊₁) angrenzend an die rechte Seite des ersten Bildelements vorgesehen wird, wobei die beiden letztgenannten Bildelemente Teil einer Matrixanzeigetafel· mit M Spaltenelektroden und N Zeilen-

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elektroden sind und die Beziehung gilt 1 < m < M, 1 < η < N. Diese Elektrodenanordnung läßt sich am besten aus der Prinzipskizze der Fig. 3(d) erkennen, bei der beispielsweise das dritte Bildelement 12' zwischen dem ersten Bildelement 12 und dem zweiten Bildelement 23 angeordnet ist.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen in schematischer Darstellung einige exemplarische Elektrodenmuster gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Die Bildelemente 1, 1' in Fig.

haben Rautenform und sind unter Einhaltung eines festgelegten Abstands mit Zeilenelektroden ¥·_.,/ Y- usw. ausgerichtet. Die beiden entlang einer Diagonallinie ausgerichteten Bildelemente 1, 1' sind durch Verbindungselektroden 2, 2' miteinander verbunden, so daß sich die jeweiligen einzelnen Spaltenelektroden X_-1, X_-1', X usw. ergeben. Ersichtlicherweise können dadurch die Verbindungselektroden 2, wesentlich verkürzt werden, da sie jeweils nur ein Paar von diagonal angeordneten Ecken der Bildelemente 1, 1' zu verbinden haben. Weiterhin wirkt jede der Zeilenelektroden Y.

mit jedem Paar von Spaltenelektroden X., X.¹ zusammen, wobei ihre jeweilige Peripherie im wesentlichen auf die äusserste Außenkante der durch die Spaltenelektroden X., X.¹ festgelegten Bildelemente 1, 1' ausgerichtet ist.

Bei der Elektrodenstruktur der Fig. 5 sind die Bildelemente 1, 1' an den Ecken direkt miteinander verbunden und zwar ohne die bei Fig. 4 noch vorhandenen Verbindungselektroden 2, 2' zu benötigen.

Die Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel eines Elektrodenmusters, bei dem die Verbindungselektroden 2, 2' entlang jeder Seitenkante der Bildelemente 1, 1' verlaufen und die einzelnen Bildelemente 1, 1' sind in Spaltenrichtung mit-

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einander verbunden, um einzelne Bündel von Spaltenelektroden zu bilden. Zu jedem Bündel oder jeder Gruppe von Spaltenelektroden gehören die Zeilen X_n ~, X~ _o', X„ _r X₀ ' usw., ^J 2m-2 2m-2 2m 2m

die jeweils zu den Bildelementen 1, 1' führen, während die Zeilen X^₁ , X_2n-1 ¹, X_2m+1 , X_2m+1 ' usw. jeweils zu den Verbindungselektroden 2, 2' führen. Im Gegensatz zur oben erläuterten bekannten Doppelelektrodenstruktur können hier die Verbindungselektroden 2, 2' relativ breit gewählt werden, da sie einen Teil der Spaltenelektroden bilden.

Im Gegensatz zur bekannten Doppelelektrodenstruktur gemäß Fig. 2 werden die Verbindungsabschnitte zwischen zwei benachbarten Bildelementen extrem kurz und lassen sich leicht herstelle^und das oben erläuterte Problem einer abfallenden Spannung aufgrund des Elektrodenwiderstands ist beseitigt. Es ist außerdem möglich, die Anzahl der erregbaren Abtastleitungen in gleicher Weise zu'erhöhen wie bei der bekannten Doppelelektrodenstruktur, und zwar dadurch, daß die Bildelemente mit den Zeilenelektroden gegenüber-

20 stehend angeordnet werden.

Mit der Erfindung ist es also möglich, die oben erläuterten bekannten Möglichkeiten (a) bis (c) zu kombinieren, d.h. in anderen Worten, die Vorteile der Doppelelektrodenstruktur mit jenen bei vertikaler Unterteilung bzw. bei zweilagiger Anordnung zu verbinden. Die Kombination dieser drei Methoden ermöglicht es, die Anzahl der erregbaren Abtastleitungen auf das bis zu 16fache im Vergleich zu bekannten Matrixstrukturen zu erhöhen, ohne daß eine Ver-0 schlechterung des Kontrasts eintritt.

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ZUS AMMENFAS S UNG

Zur erfindungsgemäßen Elektrodenstruktur einer Matrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel gehören _M Spaltenelektroden und N Zeilenelektroden, die sich rechtwinklig überkreuzend angeordnet sind und so über eine dazwischenliegende Flüssigkristallschicht einzelne Bildelemente festlegen. Die Elektrodenaufteilung ist so getroffen, daß ein drites Bildelement

C(X ', X ') zwischen einem ersten Bildelement A(X . Y ) mn mn

und einem zweiten Bildelement B(X ., Y₊₁) liegt, wobei 1 <_ m < M und 1 <_ η < N gilt. Es wird eine erhebliche Verbesserung der Auflösung sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung erreicht. Die einzelnen Bildelemente erhalten beispielsweise die Gestalt einer Raute bzw. eines Rhombus und jeweils ein Paar von in Diagonalrichtung einander gegenüberstehenden Ecken dieser Bildelemente sind verbunden.

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Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandataires agrees pros !Office europoen des brevets Dipl.-Chem. Dr. N, ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-Ing, F. E. Müller siekerwall 7, Tnftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 Mü/vL 28. April 1980 1466-GER-K SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Japan Flüssigkristallanzeige in Matrixanordnung Priorität: 27. April 1979, Japan, Ser.Nr. 57206/1979 PATENTANSPRÜCHE

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in Matrixanordnung mit

- M Spaltenelektroden,·

- N Zeilenelektroden, die in Überschneidung mit den

M Spaltenelektroden einzelne Bildelemente festlegen und mit

- einer Flüssigkristallschicht zwischen den Spalten- und den Zeilenelektroden,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Bildauflösung in wenigstens zwei Richtungen der Anzeigevorrichtung die matrixförmige Elektrodenstruktur

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so gestaltet ist, daß ein drittes Bildelement C(X ' X ') zwischen

m , η

einem ersten Bildelement A(X , Y) und einem zweiten Bildelement

m η

B(X _Λ, X ^₁) liegt, wobei 1 < m < M und 1 4L η < N gilt, m+i η+1 — — — —

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bildelemente die Form einer Raute haben.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 ,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zeilenelektrode jeweils einem Paar von Spaltenelektroden gegenüberstehend angeordnet ist.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verbindungselektroden, die jeweils einander entsprechende Bildelemente verbinden.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Verbindungselektrode nur die in Diagonalrichtung einander gegenüberstehenden Ecken der Bildelemente verbindet.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in Diagonalrichtung einander gegenüberstehende Ecken der Bildelemente direkt mit dem entsprechenden Gegenstück der benachbarten Bildelemente verbunden sind.

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