DE3016364C2

DE3016364C2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit matrixartiger Anordnung der Erregerelektroden

Info

Publication number: DE3016364C2
Application number: DE3016364A
Authority: DE
Inventors: Keisaku Nara Nonomura; Toshiaki Tenri Nara Takamatsu; Hisashi Yamatokoriyama Nara Uede; Tomio Nara Wada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1982-06-03
Also published as: GB2050033B; JPS55157280U; JPS5924061Y2; GB2050033A; DE3016364A1; US4373784A

Description

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in Diagonalrichtung einander gegenüberstehende Ecken der Bildelement-Elektroden (n/m, n+ Mm bzw. n/m', n+ Mm) direkt miteinander verbunden sind (F i g. 5).

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 Bildelement- oder Zellendichte 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 einem Hauptspeicher 10 sind Zeichen, Symbole,

Teile von Mustern od. dgl. gespeichert und ein Signalumsetzer 20 transformiert die im Speicher 10 enthaltenen Daten in ein der gewünschten Anzeige entsprechendes Signalmuster. Dieses Signalmuster wird zeilenweise in einem Pufferspeicher eines Spaltentreikers 30 eingeschrieben und an entsprechende Spalten elektroden*], Xi,... X_n übergeben.Die Spaltenelektroden werden von Zeilenelektroden Y\, Y₂, ... Y_n, gekreuzt, und diese Zeilenelektroden werden sequentiell über einen Zeilentreiber 40 erregt, so daß die im Pufferspeicher zeilenweise enthaltene und vorbereitete Information auch zeilenweise angezeigt wird.

Die Steuerung und Synchronisierung der Zeilen- und Spaltentreiberschaltkreise erfolgt von einer Steuereinheit 50 aus. Die eigentliche Flüssigkristall-Anzeige mit Matrixanordnung der Elektroden ist mit Bezugshinweis 60 gekennzeichnet.

Für Flüssigkristall-Anzeigepaneele mit einer Matrixanordnung der einzelnen Bildelemente oder 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 (bzw. allgemein der Abtastleitungsanzahl) 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 gegebensind

(-■£)■

3. Es wurden Elektrodenstrukturen entwickelt, mit denen sich eine scheinbar höhere Auflösung erzielen läßt. Beispiele für solche Elektrodenstrukturen sind in der DE-OS 23 23 059 und in der GB-PS 14 13 039 erläutert, woraus Matrixanzeigen mit Elektrodenanordnungen bekannt sind, die zur Darstellung komplizierter Muster nicht die übliche Streifenform aufweisen, sondern als Grundmuster das Dreieck vorsehen, das in vielfältiger Kombination zu Mustern zusammengesetzt wird.

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

Bei dem unter 3. genannten Verfahren dagegen ergibt sich das Problem, daß der Aufbau der Flüssigkristallzelle vergleichsweise komplizierter wird, obgleich es damit möglich wird, die Anzahl der Erregerleitungen auf das

Doppelte, Dreifach, und bei mehrlagiger Anordnung auf das Vierfache usw. zu erhöhen.

Weiterhin wurde versucht, die Anzahl der Bildelemente bei gleichbleibender Anzahl der Abtastleitungen zu erhöhen. Um diesen 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, durch die eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art bekannt ist und die eine Elektrodenstruktur beschreibt, wie sie im Prinzip die nachfolgend noch erläuterte F i g. 2 zeigt.

Der Erfindung liegt die Aufgab- zugrunde, für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen der eingangs genannten Art eine Elektrodenstruktur anzugeben, die bei gleichbleibender Anzahl von Abtastzeilen und Verdopplung der Anzahl der Spalten eine gleichmäßig in Spalten- und Zeilenrichtung verbesserte Auflösung ergibt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Vorteilhafte kurze Verbindungsstege der einzelnen Bildelement-Elektroden ergeben sich dann, wenn jeweils in Diagonalrichtung einander gegenüberstehende Ecken der rautenförmigen Bildelement-Elektroden direkt mit den jeweils benachbarten Bildelementen-Elektroden verbunden sind.

Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Matrix-Typ gemäß der Erfindung gehört nicht exakt zu einer der oben angegebenen Kategorien (a) bis (c), es liegen jedoch gewisse Ähnlichkeiten 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 (DE-OS 28 29 602), die einzelnen rechteckförmigen Bildelement-Elektroden durch streifenförmige Leitungselektrodenstege miteinander zu verbinden, so daß jede der Zeilenelektroden (abtastseitige Elektroden) bezüglich jeder Spalte einem Paar von Bildelementen zugeordnet ist. Wie sich aus F i g. 2 ersehen läßt (vgl. auch DE-OS 28 29 602), ist ein Paar von Bildelementen 1, Γ so angeordnet, daß es einer einzigen Zeilenelektrode Υ,-, zugeordnet ist, und die übrigen Bildelemente sind in ähnlicher Weise auf Zeilentlektroden Yi, Y2,... Yj-i,-■■ Y_n ausgerichtet, so daß ein Verhältnis 2 :1 entsteht. Jede zu den Bildelementen 1 bzw. Γ gehörige Bildelement-Elektrode ist über Leitungselektrodenstege (Verbindungsstege) 2 bzw. 2' mit der entsprechenden Bildelerr.ent-Elektrode einer der darüber oder darunter angeordneten Zeilenelektrode in der gleichen Spalte verbunden. Diese Verbindungsstege 2, 2' und die Bildelement-Elektroden bilden jeweils eine

der Spaltenelektroden ΛΊ, X₁.... X₂,-,. X₇ X_m Zwei

Spaltenelektroden Xj,-1 und X₇, bilden optisch eine einzige Spaltenelektrode (i entspricht einer ganzen natürlichen Zahl). Diese Doppelelektrodenstruktur ist einer einlagigen einfachen Matrixstruktur insofern überlegen, als sich im Vergleich mit der einfachen

10

15

20

30 Matrixstruktur die Zeilenelektroden doppelt so oft erregen lassen, ohne das Tastverhältnis zu verändern.

Bei dieser bekannten Doppelelektrodenstruktur jedoch ergeben sich unvermeidlicherweise Probleme daraus, daß die Verbindungsstege 2 bzw. 2' 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 s^in und dementsprechend muß die Breite der Verbindungsstege 2 bzw. 2' so schmal wie möglich gemacht werden. Wird die Breite der einzelnen Verbindungsstege jedoch zu schmal gewählt, so wird die Herstellung des Elektrodenmusters äußerst schwierig. Selbst wenn sich die Herstellung dieser Verbindungsstege 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. Diesem Problem wird bei der DE-OS 28 29 602 durch abschnittweise Unterteilung der Bildelementelektroden begegnet. Damit jedoch erhöht sich der Aufwand bei der Ansteuerelektronik.

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

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

F i g. 1 das bereits kurz erläuterte Prinzip-Blockschaltbild einer Treiberschaltung für eine Matrix-Flüssigkristallanzeige,

Fi g. 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 gemäß F i g. 3(d) und

Fig. 4 und 5 in vergrößerter Ansicht exemplarische Ausführungsformen der Erfindung.

Anhand der Fig. 3(d), in Verbindung mit dt·' F i g. 3(a), 3(b) und 3(c) wird zunächst das Prinzip de Erfindung zur Gestaltung eines Matrixelektrodenmusters erläutert. Fig.3(a) zeigt Bildelemente bei einer einfachen herkömmlichen Matrixanordnung der Elektroden. Wie die F i g. 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 zugleich die Anzahl der Abtastzeilen verdoppelt, und die Auflösung in Horizontairichtung 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, werden zusätzliche weitere Bildelement-Elektroden n/m' vorgesehen, die ^wischen bestimmten ersten Bildelementen-Elektroden n/m und zweiten Bildelement-Elektroden n+\lm+\ angrenzend an die rechte Seite der ersten Bildelement-Elektroden vorgesehen sind. Diese Elektrodenanord-

nung läßt sich aus der Prinzipskizze der Fig. 3(d) erkennen, bei der beispielsweise eine dritte Bildelement-Elektrode 1/2' zwischen der zugehörigen ersten Bildelement-Elektrode 1/2 und der zweiten Bildelement-Elektrode 2/3 angeordnet ist.

Die F i g. 4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung einige exemplarische Elektrodenmuster gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Die Bildelemente 1, Γ in Fig.4 haben Rautenform und sind unter Einhaltung eines festgelegten Abstands auf Zeilenelektroden Yj-i, Yj usw. ausgerichtet. Zu den einzelnen entlang einer Diagonallinie ausgerichteten Bildelementen 1, Γ gehören Verbindungsstege 2,2', so daß sich die jeweiligen einzelnen Spaltenelektroden X_n,-₁, X_n,-i, .Ymusw. ergeben. Ersichtlicherweise können dadurch die Verbindungsstege 2, 2' wesentlich verkürzt werden, da sie jeweils nur ein Paar von diagonal angeordneten Ecken der Bildelement-Elektroden zu verbinden haben. Weiterhin wirkt jede der Zeilenelektroden Y₁ mit jedem Paar von Spaltenelektroden X₁, X' zusammen, wobei ihre jeweilige Peripherie im wesentlichen auf die

■> äußerste Außenkante der durch die Spaltenelektroden X„ X! festgelegten Bildelemente 1, Γ ausgerichtet ist.

Bei der Elektrodenstruktur der Fig. 5 sind die Bildelement-Elektroden an den Ecken direkt miteinander verbunden und zwar ohne die bei F i g. 4 noch

κι vorhandenen Verbindungssiege 2,2' zu benötigen.

Im Gegensatz zur bekannten Doppelelektrodenstruktur gemäß Fig.2 werden die Verbindungsstege zwischen zwei benachbarten Bildelement-Elektroden extrem kurz und lassen sich leicht herstellen, und das

π oben erläuterte Problem einer abfallenden Spannung aufgrund des F.lektrodenwiderstands ist beseitigt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit matrixartiger Anordnung der Erregerelektroden mit streifenförmigen Zeilenelektroden und im wesentlichen senkrecht dazu verlaufenden Spaltenelektroden, die aus flächigen rautenförmigen Bildelement-Elektroden und diese verbindenden Leitungselektrodenstegen gebildet sind und in Überschneidung mit den Zeilenelektroden entsprechend rautenförmige schachbrettmusterartig angeordnete Bildelemente festlegen, und mit einer Flüssigkristallschicht zwischen den Ebenen der Spalten- und den Zeilenelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen- (Y_n-,, Y_n, Y_n+1) und die Spaltenelektroden (X_n,-,, X_n, - i, Xm- Xm, ■ ■ ■) jeweils in Richtung der Diagonalen der rautenförmig gestalteten Bildelemente (1, 1') organisiert sind, wobei

a) die Spaltenelektroden (X_n, _/, X_n,-,', Xm, Xm, ■ ■ ■) jeweils aus den entlang einer Diagonale in einer ersten diagonalen Richtung angeordneten Bildelement-Elektroden (l/l, 2/1,3/1; 1/Γ, 2/1', 3/Γ usw., bzw. n—Mm, n/m, n+lm; n-i/m', n/m',...) und den entsprechenden Leitungselektrodenstegen (2, 2') gebildet sind, und

b) die Zeilenelektroden (Y_n-ι, Y_n. Y_n + ,) Zickzack förmig mit Hauptrichtung in der zweiten zu der ersten senkrechten diagonalen Richtung angeordnet sind, die Streifenbreite der Breite der Bildelemente (1, Γ) entspricht, und jede Zeilenelektrode (Y_n-,, Y_n, Y_{n +} ,) jeweils zwei bezüglich der zweiten diagonalen Richtung benachbarte Reihen von Bildelement-Elektroden (n—Mm, n—Mm' bzw. n/m, n/m' bzw. n+ Mm, η + Mm) überschneidet (F i g. 3d,4,5).