DE3346271C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern einer Matrix-Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus dem Aufsatz von Minoru Hosokawa u. a.: "Dichroic Guest-Host Active Matrix Video Display", veröffentlicht in SID Digest 1981, Seiten 114, 115 bekannt.

Dort ist ein Ansteuerungsverfahren beschrieben, bei dem die Polarität des Videodatensignals nach der Abtastung eines vollständigen Bildfeldes umgepolt wird. Damit soll eine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Anzeigevorrichtung durch die langdauernde Zuführung einer Gleichspannung an die Flüssigkristallelemente vermieden werden. Aus diesem Grunde kann dort eine relativ lange Umpolungsperiode, die der Abtastperiode eines vollständigen Bildfeldes entspricht, hingenommen werden.

Aus der DE-OS 32 08 475 ist ein Ansteuerungsverfahren für eine Matrix-Anzeigeeinrichtung bekannt, bei dem eine Umpolung der Videodatensignale aus Gründen des Schutzes der Flüssigkristalle vorgenommen wird. Die Zeitintervalle zwischen den Umpolungen sind dabei verhältnismäßig lang, sie sind nicht einmal periodisch, sondern hängen von äußeren Einflüssen ab. Sie sollen nämlich beispielsweise dann ausgeführt werden, wenn das Videosignal durch eine Störung unterbrochen ist. Dadurch soll ein durch den Inversionsvorgang verursachtes Bildflimmern vermieden werden.

Aus der DE-OS 30 05 386 ist eine Treiberschaltung für einen Flüssigkristallanzeigeschirm bekannt, bei der eine auf einen gemeinsamen Elektrodenanschluß aller Anzeigeelemente gegebene Gleichspannung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur verändert wird, um Umgebungstemperatureinflüsse zu kompensieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ansteuerungsverfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem bei einem Matrix-Anzeigefeld, dessen Schalterelemente einen relativ hohen Leckstrom aufweisen, eine kontraststarke Bilddarstellung erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Das von der Erfindung verfolgte Ziel wird dadurch erreicht, daß die Polarität des Videodatensignals nach Abtastung jeder Zelle oder nach einer Gruppe von Zeilen gewechselt wird. Daher braucht die Zeitkonstante, die durch die Speicherkapazität der Speicherkondensatoren und die Leckströme der Schalterelemente bei jeder Bildpunktanzeigeschaltung in der Matrix bestimmt ist, nicht mehr so lang zu sein, wie bei Matrix-Anzeigefeldern, die mit den herkömmlichen Verfahren angesteuert werden. Wenn nach jeder Zeile umgeschaltet wird, braucht die Zeitkonstante nurmehr der einer Abtastzeilenperiode zu entsprechen, d. h. nur etwa ein Zehntel von der zu sein, die sonst erforderlich ist. Die Leckströme können daher entsprechend höher sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer aktiven Matrix- Anzeigeeinrichtung, bei der ein bekanntes Treiberver­ fahren zur Anwendung gelangt, und wobei Transistoren als Schalterelemente verwendet sind,

Fig. 2 Treibersignal-Wellenformen für das Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig. 3 typische Kennlinien von Dünnfilmtransistoren, die als Schalterelemente in einer solchen Anzeige-Matrix verwendet werden,

Fig. 4 Wellenformen, um die Effekte eines daten­ abhängigen Leckvorgangs bei der Ausführungsform nach Fig. 1 zu veranschaulichen,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Matrix-Anzeigevorrichtung, bei der das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt,

Fig. 6 eine Leckstrom-Fühlerschaltung,

Fig. 7 eine Schaltungsanordnung eines Videosignal- Modulationsabschnitts beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5,

Fig. 8 Signalwellenformen der Schaltungsanordung nach Fig. 7,

Fig. 9 Anzeige-Treibersignalwellenformen für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5,

Fig. 10 Wellenformen, die zur Unterstützung der Erläuterung zur Abnahme des datenabhängigen Leckstromes dienen, die nach der vorliegenden Erfindung erzielt wird,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels nach der vorliegenden Erfindung, bei dem nicht-lineare Widerstandselemente als Schalterelemente verwendet sind,

Fig. 12 und 13 Diagramme, um die Kennlinien nicht- linearer Widerstandselemente zu veranschaulichen,

Fig. 14 und 15 eine Schaltungsanordnung und ein Wellenformdiagramm jeweils einer Video-Modulationsschal­ tung und einer Spaltentreiberschaltung für das Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 11,

Fig. 16 und 17 ein Blockschaltbild und ein Wellen­ formdiagramm jeweils einer Zeilenleiter-Treiberschaltung für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11, und

Fig. 18 ein Wellenformdiagramm, welches die Treiber­ signal-Wellenformen für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 veranschaulicht.

Bevor die Ausführungsbeispiele nach der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, sollen unter Hinweis auf Fig. 1 die Grundmerkmale einer aktiven Matrix-Anzeige­ vorrichtung nach dem Stand der Technik erläutert werden.

In Fig. 1 umfaßt ein Anzeigeabschnitt 3 eine An­ ordnung von Zeilenleitern 4 und Spaltenleitern 5, wobei an jedem Schnittpunkt zwischen den Zeilenleitern und den Spaltenleitern ein Bildelement 8 angeordnet ist, wobei jedes Bildelement ein Schalterelement 6 und ein Anzeigeelement 7 umfaßt. Jedes Anzeigeelement besteht aus einem Element, dessen optische Eigenschaften elektrisch ge­ steuert werden und zwar allgemein kombiniert mit einer kleinen Kapazität bzw. Kondensator, in dem eine Ladung gespeichert wird, um dadurch ein im wesentlichen festes Potential über dem optischen Element in Intervallen zwischen aufeinanderfolgenden Signalzuführungen aufrecht zu erhalten. Der Einfachheit halber ist angenommen, daß jedes Schalterelement 6 aus einem Transistor besteht (z. B. einem Dünnfilmtransistor) und daß jedes Anzeigeelement 7 aus einem Flüssigkristallelement besteht. Es können jedoch verschiedene andere Typen von Schalterelementen und Anzeigeelementen in einer derartigen aktiven Matrix-An­ zeigevorrichtung verwendet werden, beispielsweise elektro­ chromatische Anzeigeelemente, Elektrolumineszenz-Anzeige­ elemente oder andere Typen. Der Steueranschluß (d. h. die Gate-Elektrode) jedes Schalterelements 6 ist mit einem entsprechenden Zeilenleiter der Zeilenleiter verbunden, und jedes Schalterelement arbeitet derart, daß ein An­ schluß des entsprechenden Anzeigeelements selektiv mit einem spezifischen Spaltenleiter 5, abhängig von Steuer­ signalen, verbunden oder getrennt wird, wobei die Steuer­ signale dem Zeilenleiter zugeführt werden. Der andere Anschluß jedes Anzeigeelements ist mit einem festen Be­ zugspotential, wie beispielsweise Masse oder Erdpotential verbunden. Ferner werden Datensignale (z. B. Video-Daten­ signale), die von einer Spaltenleiter-Treiberschaltung stammen, im Simultanbetrieb den Spaltenleitern zuge­ führt, während Zeitsteuersignale, die im folgenden als Zeilen-Abtastsignale bezeichnet werden, von einer Zeilen­ elektroden-Treiberschaltung 1 erzeugt werden, die derart arbeitet, daß aufeinanderfolgend die Zeilen der Schalter­ elemente 6 in den EIN-Zustand gesetzt werden, d. h. den Zustand, bei welchem ein Schalterelement 6 das entsprechende Anzeigeelement 7 mit einem Spaltenleiter 5 ver­ bindet. Die Zeitsteuerung des Betriebes der Spaltenleiter- Treiberschaltung 2 und der Zeilenelektroden-Treiber­ schaltung 1 ist synchronisiert, so daß jede Zeile der Schalterelemente durch ein Abtastsignal von der Zeilen­ elektroden-Treiberschaltung in den EIN-Zustand gesetzt wird, während die Datensignale, die in diese Zeile der Anzeigeelemente 7 eingelesen werden sollen, von der Spal­ tenleiter-Treiberschaltung 2 ausgegeben werden.

Fig. 2 zeigt typische Signalwellenformen für eine aktive Matrix-Anzeigevorrichtung, wie diejenige nach Fig. 1, und zwar für den Fall, bei dem die Anzeigevor­ richtung dazu verwendet wird, ein Fernsehbild darzustellen. Mit F 1 und F 2 ist jeweils ein erstes und zweites Feld bezeichnet, wobei die Abtastung aller Zeilenleiter 4 während jedes Feldes ausgeführt wird. Da dieses Bei­ spiel für Flüssigkristall-Anzeigeelemente gilt, wird die Polarität eines Video-Datensignals V _in während auf­ einanderfolgender Felder invertiert und zwar zu einem Bezugspotentialwert Vr als Zentrumswert.

Bei einer derartigen aktiven Matrix-Anzeigevorrichtung für Fernsehzwecke werden während jedes der horizon­ talen Abtastintervalle, die mit 10 bis 20 bezeichnet sind, und kollektiv als 1 H bezeichnet sind, Abschnitte des Videodatensignals, die in eine bestimmte Zeile von Anzeigeelementen eingeschrieben werden sollen, aufeinan­ derfolgend von der Spaltenleiter-Treiberschaltung ausge­ geben, und zwar auf aufeinanderfolgende Spaltenleiter 5 und werden zeitweilig in dem Kondensator gespeichert gehalten, der jedem Spaltenleiter zugeordnet ist. Nach der Vervollständigung der Ausgabe aller Videosignale für diese Zeile der Anzeigeelemente (d. h. nach Vervoll­ ständigung des horizontalen Abtastintervalls) gelangt ein Zeilenabtast-Signalimpuls (z. B. als Yn-1, Yn, Yn+1 . . . nach Fig. 2 bezeichnet) zu dem entsprechenden Zeilen­ leiter, um die gespeicherten Datensignale von den Spal­ tenleitern in die Anzeigelemente einzulesen.

In Fig. 2 veranschaulicht das Signal Xm die typische Form des resultierenden Signals bzw. der resultierenden Signalwellenform, die auf einem Spaltenleiter er­ scheint. Das Signal Ve veranschaulicht die Wellenform, die an einem Anzeigeelement erscheint, welches an der Kreuzungsstelle eines Spaltenleiters, der die Daten­ signalwellen von Xm führt, und dem Zeilenleiter gelegen ist, der die Zeilenabtastsignale Yn führt. Wie gezeigt, sollte das über dem Anzeigeelement erscheinende Poten­ tial während jedes Feldes konstant bleiben und zwar bei aufeinanderfolgend wechselnder Polarität während aufeinan­ derfolgender Felder, wie dies durch die Bezugszeichen 22 und 24 angezeigt ist.

Bei der vorangegangenen Beschreibung wurde ange­ nommen, daß die Schalterelemente 6 ideal ausgebildet sind, d. h. keine merklichen Werte eines Leckstromes gegenüber der Dauer der Abtastfelder aufweisen. Fig. 3 zeigt jedoch die Kennlinie der Gate-Elektrodenspannung Vg, gegenüber dem Drain-Strom Id für ein typisches tatsächliches Tran­ sistor-Schalterelement und zwar im Falle eines amorphen Silizium-Dünnfilmtransistors. Dieser führt zu einem Leck­ strom in dem niedrigen Vg-Bereich 30 und wenn Licht auf den Transistor fällt, nimmt der Leckstrom wesentlich zu, wie dies beispielsweise durch 28 angezeigt ist. Dieser Leckstrom führt zu einer Reduzierung der Signalspeicher­ eigenschaften eines Bildelements, welches ein solches Schalterelement enthält, d. h. der Leckstrom führt dazu, daß die gespeicherte Kapazitätsladung, die zuvor erläutert wurde, während jedes Abtastfeldes allmählich oder schrittweise vermindert wird. Dieses Problem wird ins­ besondere in Verbindung mit der allgemeinen Bezeichnung "datenabhängige Leckeigenschaften" gravierender, wie dies im folgenden erläutert werden soll. Bei einer derartigen Erscheinung hängt der Verlauf oder die Größe des Leckstromes von den Anzeigedaten ab, die den Anzeigeelementen zu­ geführt werden. Mit anderen Worten wird die Größe oder der Verlauf des Leckstroms durch das Schalterelement des Anzeigeelements, nachdem das Anzeigeelement auf ein be­ stimmtes Datenpotential gesetzt wurde, wie beispiels­ weise dasjenige des Signals Vi in Fig. 2, dann durch das Potential des entsprechenden Spaltenleiters bestimmt (d. h. vom Signal Xm in Fig. 2).

Diese Erscheinung soll unter Hinweis auf Fig. 4 erläutert werden. In Fig. 4(1) ist angenommen, daß ein spezielles Anzeigeelement für einen Zeitpunkt (durch 38 angezeigt) während des Abtastfeldes F 1 Daten eingelesen erhält. Im Idealfall müßte das in diesem Anzeigeelement gespeicherte Potential konstant bleiben, wie dies bei 36 angezeigt ist und zwar für den Rest des betreffenden Feldes, und sollte dann seine Polarität wechseln. Wenn jedoch angenommen wird, daß all die anderen Anzeige­ elemente dieses Spaltenleiters, der diesem Anzeigeele­ ment entspricht, einen höheren Wert eines Datenpotentials während dieses Feldes gespeichert halten (z. B. sind alle anderen Anzeigeelemente in den EIN-Zustand gesetzt oder in den Zustand entsprechend maximaler Helligkeit), so wird aufgrund des Leckstromes des Schalterelements des in Frage stehenden Anzeigeelements, das in diesem Anzeige­ element gespeicherte Potential während des Feldes F 1 allmählich ansteigen, wie dies durch die Linie 34 ange­ zeigt ist. Ein ähnlicher Effekt tritt während des nächsten Feldes F 2 auf. Wenn umgekehrt die meisten der anderen Anzeigeelemente des Spaltenleiters, der dem in Frage stehenden Anzeigeelement entspricht, so gesetzt werden sollen, um einen niedrigen Wert eines Datenpotentials während des Feldes F 1 zu speichern (z. B. auf einen minimalen Helligkeitszustand gesetzt) so nimmt das in diesem An­ zeigeelement gespeicherte Potential allmählich während des Feldes ab, wie dies bei 40 angezeigt ist.

Es läßt sich somit erkennen, daß ein typischer da­ tenabhängiger Leckstrom oder ein Übersprecheffekt auf­ tritt, da die Größe des Leckstroms, der durch ein Schal­ terelement fließt, durch die Potentialdifferenz zwischen dem in dem entsprechenden Anzeigeelement gespeicherten Wert und den Videodatensignal-Potentialen be­ stimmt wird, die einem entsprechenden Spaltenleiter zu­ geführt wurden, nachdem die Inhalte des Anzeigeelementes während eines Abtastfeldes auf den neuesten Stand gebracht wurden. Diese Erscheinung unterstreicht die Forderung nach niedrigen Leckstromwerten bei den Schalterelementen, die bei derartigen aktiven Matrix-Anzeigevorrichtungen zur Anwendung gelangen und sie stellt einen Hauptgrund dar, warum es bisher noch nicht möglich war, Schalter­ elemente zu verwenden, die wirtschaftlich mit Hilfe eines einfachen Herstellungsprozesses hergestellt werden können, wie beispielsweise nicht-lineare Widerstandselemente. Da sich außerdem die Video-Datensignale in einer irregu­ lären Weise verändern, ist es nahezu unmöglich, eine Ein­ richtung vorzusehen, um den signalabhängigen Leckeffekt zu kompensieren.

Die am meisten zur Anwendung gebrachte Gegenmaßnahme gegen diesen Effekt besteht darin, einen ausreichend hohen Wert einer Signalspeicherkapazität in jedem Anzeige­ element vorzusehen, derart, daß selbst für den schlechtesten Fall von Leckstromwerten die Bildqualität innerhalb akzeptabler Grenzen erhalten wird, d. h. es wurde versucht sicherzustellen, daß eine ausreichende kleine Größe der Potentialänderung in jedem Anzeigeelement während jeden Abtastfeldes auftritt. Eine derartige Gegenmaßnahme führt jedoch zu erhöhten Herstellungskosten, zu einer reduzierten Herstellungsausbeute und zu einer Verminde­ rung der effektiven Anzeigefläche der Matrix-Anzeige­ vorrichtung und zwar aufgrund der vergrößerten Anzeige­ zone, die von den Anzeigeelement-Signalspeicherkondensatoren benötigt bzw. belegt wird. Auch ergibt sich ein größerer Stromverbrauch bzw. Energieverbrauch und zwar aufgrund der erhöhten Ladeströme, die von den Signal­ speicher-Kondensatoren gefordert werden und schließlich ergibt sich auch der Nachteil, daß periphere Schaltungen eine erhöhte Stromtreiberfähigkeit haben müssen.

Mit Hilfe des Treiberverfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird dieser datenabhängige Leckstrom- Effekt vollständig beseitigt und es werden lediglich Leck­ ströme erzeugt, welche die Anzeige oder Darstellung nur in einer gleichmäßig erteilten Weise beeinflussen. Als Ergebnis können die Grenzen hinsichtlich der Leck-­ strom-Ausführung der Schalterelemente beträchtlich wei­ tergesetzt werden, so daß einfacher herstellbare Vor­ richtungen als Schalterelemente verwendet werden können und auch die Herstellungsausbeute erhöht werden kann. Darüberhinaus läßt sich eine Hauptursache des Leckstroms, durch die die Anzeige- oder Darstelleinheitlichkeit be­ einflußt wird, d. h. die Effekte von einfallendem Licht, auf einfache und wirksame Weise kompensiert, wie dies noch beschrieben werden soll, so daß dadurch die Anforde­ rungen hinsichtlich der Leckstromeigenschaften der Schal­ terelemente noch weiter reduziert werden können.

Es soll nun im folgenden unter Hinweis auf die Zeich­ nung, und zuerst auf Fig. 5, das Verfahren nach der vorlie­ genden Erfindung im einzelnen erläutert werden. Diese Figur zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer aktiven Matrix-Anzeigevorrichtung, bei der das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt. Der Anzeigeabschnitt 3, die Spaltenleiter-Treiberschaltung 2, die Zeilenelektrode-Treiberschaltung 1 können identisch mit denjenigen nach dem bekannten Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 sein. Mit 49 ist eine Steuerschaltung bezeichnet, die eine Quelle für ein Video-Daten­ signal Vd umfaßt. Mit 52 ist eine sync-Signalquelle, mit 44 und 48 ist ein Videosignal-Modulationsteil und mit 50 eine Leckstrom- Fühlerschaltung bezeichnet, welche das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kennzeichnen.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen Wellenform-Diagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 8 wird die Polarität des Video- Datensignals Vd um den Bezugspotentialwert Vr aufeinander­ folgend während des Horizontal-Abtastintervalls 1 H durch den Videosignal-Modulationsteil 44 invertiert, um das Signal Vin zu erhalten, welches als Eingangsgröße zur Spaltenleiter-Treiberschaltung 22 gelangt. Fig. 9 zeigt Wellenformen entsprechend dem bekannten Beispiel nach Fig. 2. Wie gezeigt wird bei diesem Ausführungs­ beispiel nach der vorliegenden Erfindung die Polarität des Video-Datensignals, welches tatsächlich den Spalten­ leitern zugeführt wird, d. h. das Signal Vin während jedes aufeinanderfolgenden horizontalen Abtastintervalls 1 H invertiert. Als Ergebnis wird, wenn die Zeilenab­ tastsignalimpulse Yn-1, Yn, Yn+1 . . . usw., aufeinander­ folgend die Zeilenleiter einer Spalte von Anzeigeelementen abtasten, die Polarität des Videosignals, welches in jedem Anzeigeelement dieser Spalte gespeichert ist, aufeinanderfolgend für aufeinanderfolgende Anzeigeelemente der Spalte invertiert. Ein derartiges aufeinander­ folgend wechselndes Signal, welches auf einem Spalten­ leiter erscheint, ist durch die Wellenform Xm in Fig. 9 veranschaulicht. Demnach ist das Video-Datensignal, welches einem Anzeigeelement in der Zeile zugeführt wird, die durch Zeilenabtastsignalimpulse Yn-1 auf den neuesten Stand gebracht wird, positiv gegenüber dem Bezugspotential Vr während des Feldes F 1, während dasjenige Signal, welches dem Anzeigeelement in der gleichen Spalte und in der nächsten Zeile zugeführt wird, die durch die Zeilenab­ tastsignalimpulse Yn auf den neuesten Stand gebracht wird, gegenüber dem Bezugspotential Vr negativ ist. Die Polari­ tät des Video-Datensignals, welches dem nächsten Anzeige­ element dieser Spalte (bei der Zeitsteuerung Yn+1) zu­ geführt wird, ist erneut positiv . . . usw.

Es läßt sich ferner erkennen, daß die Polarität des Video-Datensignals, welches jeder Reihe der Anzeigeelemente zugeführt wird, für jedes aufeinanderfolgende Abtastfeld invertiert ist, z. B. der Video-Signalabschnitt Xm, der dem Zeitabtastsignalimpuls Yn-1 in Fig. 9 entspricht, besitzt im Feld- oder Rahmen F 1 positive Polarität und besitzt während des nächsten Feldes F 2 negative Polarität. Auf diese Weise wird die Forderung einer wechselnden Spannung in Flüssigkristallelementen, ohne Gleichspannungs­ komponente zuzuführen, durch das Treiberverfahren nach der vorliegenden Erfindung erfüllt.

Das Video-Datensignalpotential Ve, welches von ir­ gendeinem Anzeigeelement gespeichert wird, besitzt die gleiche Form wie bei dem zuvor erläuterten bekannten Beispiel, d. h. dieses Potential sollte im Idealfall während der 1-Feldintervalle zwischen jedem Zeilenab­ tastsignalimpuls konstant bleiben.

Auf diese Weise werden die niederfrequenten Kompo­ nenten des Video-Datensignals, welches irgendeinem Spaltenleiter zugeführt wird, mit Ausnahme des Bezugs­ potentialwertes Vr vollständig beseitig und lediglich die hochfrequenten Komponenten, die für die Beförderung der Videoinformationen erforderlich sind, werden auf den Spaltenleiter übertragen. Auf diese Weise wird die Möglichkeit des Auftretens der schlechten Bedingung, wie sie an früherer Stelle erläutert wurde, wobei das Video-Datensignal-Potential, welches in einem Anzeige­ element gespeichert wird, sich wesentlich in der Größe von den Potentialen unterscheidet, die anschließend auf dem Spaltenleiter des Anzeigeelements während eines Abtastfeldes erscheinen, virtuell vernachlässigbar. Dies ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß das Potential des Video-Datensignals (d. h. der absolute Werte dieses Potentials), welches einem Spaltenleiter zugeführt wird, sich meistens immer in einer relativ allmählichen oder stufenförmigen Weise während jedes Abtastfeldes ändert, d. h. die Potentialdifferenz zwischen den Videodaten­ signal-Pegeln, die den Anzeigeelementen der gleichen Spalte zugeführt werden, die in benachbarter Zeile ge­ legen sind, ist allgemein klein. Auf diese Weise wird durch aufeinanderfolgende Umkehr der Polarität des Video­ datensignals, wenn aufeinanderfolgende Zeilen abgetastet werden, der datenabhängige Leckstromeffekt, der an früherer Stelle erläutert wurde, nahezu vollständig beseitigt. Speziell wird auch die Zeitkonstante, die durch den Leckstrom- Widerstand eines Schalterelements und die Signal­ speicherkapazität eines Anzeigeelements gebildet wird, länger gestaltet als die Dauer eines horizontalen Abtast­ intervalls 1 H, so daß das Ausmaß des Leckstroms aufgrund der Schalterelemente nahezu vollständig durch die nieder­ frequenzten Komponenten des Video-Datensignals bestimmt wird, d. h. die Komponenten, die durch das Treiberver­ fahren nach der vorliegenden Erfindung beseitigt werden.

Fig. 10 zeigt Signalwellenformen während zweier aufeinanderfolgender Felder für eine Anzeigevorrichtung, bei der das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangt. Wie sich erkennen läßt, enthält das Video-Datensignal Xm, welches einem Spaltenleiter zuge­ führt wird, nur hochfrequente Komponenten, die um das Bezugspotential Vr als ein zentraler Wert schwanken. Die Form des Potentials, welches über einen Anzeigeelement erscheint und welches als Signal Ve gezeigt ist, fällt immer von einem Anfangswert aus ab (der aufgebaut wird, wenn ein Zeilenabtastsignalimpuls im Schalterelement des betreffenden Anzeigeelements zugeführt wird) auf Null. Diese Gestalt der Anzeigeelement-Potentialwellenform ist unabhängig von den Videodaten, die dem Spaltenleiter dieses Anzeigeelements zugeführt werden, um andere An­ zeigelemente zu treiben, d. h. das effektive Potential, welches an einem Anzeigeelement (der RMS-Wert) während jedes Feldes erscheint, ist nicht datenabhängig. Somit wird das Problem des datenabhängigen Leckstroms, wie dieser bei den bekannten Treiberverfahren auftritt, die früher erläutert wurden, vollständig beseitigt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind auch Mittel vorgesehen, um den Wert des Leckstroms der Schalterelemente zu erfassen (der abhängig von dem Wert des auf die Anzeigevorrichtung einfallenden Lichtes und abhängig von weiteren Faktoren variiert) um eine Kompensation für diesen Leckstrom durch geeignete Einstellung der Ampli­ tude des Videodatensignals, welches zum Treiben der Matrix zugeführt wird, vorzusehen. Wenn somit der Wert des Leckstroms zunimmt, nimmt die Änderungsgeschwindigkeit des in einem Anzeigeelement gespeicherten Video- Datenpotentials nach Null hin zu (wie dies durch Signal Ve in Fig. 10 veranschaulicht ist). Dies kann da­ durch kompensiert werden, indem man das in dem Anzeige­ element während jedes Feldes gespeicherte Potential er­ höht, d. h. indem man den Pegel des Videodatensignals erhöht. In Fig. 7 erzeugt eine Leckstrom-Fühlschaltung 50 auf einer Leitung 54 eine Ausgangsspannung, die ab­ hängig von dem Wert des Leckstroms der Schalterelemente in dem Anzeigeabschnitt 3 variiert. Diese Spannung wird durch eine Einstellschaltung 48 aufgrund der Wirkung eines dieser Schaltung von einer Leitung 52 her eingegebenen Potentials modifiziert (wie beipielsweise mit einem voreinstellbaren Potentiometer verbunden sein kann), um dadurch ein Kompensations-Steuersignal G zu erzeugen. Dieses Steuersignal G gelangt zu dem Videosignal-Modu­ lationsabschnitt 44 und wirkt derart, daß der Absolut­ wert der Amplitude des Videodaten-Ausgangssignals mit wechselnder Polarität vom Videosignal-Modulationsabteil 44 derart modifiziert wird, das eine Kompensa­ tion des Stromwertes des Leckstromes erreicht wird. Selbst wenn Vorrichtungen verwendet werden, die einen hohen Wert eines Leckstromes abhängig von dem einfallenden Licht zeigen als Schalterelemente der Anzeigevor­ richtung verwendet werden, läßt sich auf diese Weise ein zufriedenstellender Betrieb der Anzeigeeinrichtung erreichen.

Fig. 6 zeigt ein einfaches Beispiel einer derartigen Leckstrom-Fühlschaltung 50. Dieses umfaßt einen Transistor 61, der typischerweise eines der Schalterelemente bilden kann, die in der Anzeigevorrichtung verwendet werden. Dieser Transistor ist mit einem Spaltenleiter X 1 und einem Zeilenleiter YN in der gleichen Weise gekoppelt wie irgendein anderes Schalterelement. An der Speicher­ kapazität 62 wird somit ein Potential erzeugt, welches abhängig vom Wert des Leckstroms des Schalterelements 61 schwankt und dieses Potential gelangt zur Gate-Elektrode eines Transistors 63, wodurch am Ausgang desselben auf der Leitung 54 ein entsprechendes Potential abgegeben wird.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Schaltung für den Videosignal-Modulationsteil 44. Diese umfaßt in ihrer Verstärkung steuerbare Verstärkerschaltkreis 64 und 66, die dazu dienen, die Verstärkung des Video- Datensignals Vd, welches dieser zugeführt wird, zu ver­ ändern, und zwar abhängig von dem Kompensations-Steuer­ signal G und um auch zwei Ausgangsgrößen mit entgegen­ gesetzter Polarität bezüglich eines Bezugspotentials Vs als Zentralwert zu erzeugen. Diese Ausgangsgrößen gelangen zu einer Gruppe von Gatterschaltungen 68, die ab­ wechselnd jedem der Ausgänge der Verstärkerschaltungen 64 und 66 bei aufeinanderfolgenden horizontalen Abtast­ intervallen auswählen. Die resultierende Ausgangsgröße gelangt zu einer Pegelschiebeschaltung 70, die das Be­ zugspotential Vr als Zentrumswert aufbaut, um den das Video-Datenausgangssignal Vin hinsichtlich seiner Pola­ rität wechselt.

Es sei darauf hingewiesen, daß dieser Typ einer Kom­ pensation, d. h. die Kompensation des Leckstromes, die über die gesamte Anzeigefläche zur Anwendung gebracht wird, durch das Treiberverfahren nach der vorliegenden Er­ findung ermöglicht wird und nicht bei den bekannten Treiberverfahren realisiert werden kann. Dies ist deshalb der Fall, weil das Video-Datensignal, wenn es nicht im Sinne des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung einer Verarbeitung entsprechend einer wechselden Polarität unterworfen wird, niederfrequente Komponenten enthält, die in einer vollständigen unvorhersagbaren Weise schwanken bzw. sich verändern.

Im folgenden soll die Leckstrom-Zeitkonstante eines Anzeigeelements als t bezeichnet werden, so daß gilt t=R _L · C_S, wobei R _L der Leckstromwiderstand eines Schalterelements ist und C _S die datenspeicherende Kapazität bzw. Kondensator eines Anzeigeelementes ist. Wenn ange­ nommen wird, daß die Anzeige 16 dichte Werte haben soll und daß die Größe des Anzeige-Dichtefehlers innerhalb eines Dichtewertes gehalten werden soll, ist es in Ver­ bindung mit einem bekannten Treiberverfahren erforderlich, die Zeitkonstante t so auszulegen, daß sie einen Wert in der Größenordnung von 10× der Ladungsspeicherzeit T hat (wobei T die Zeit darstellt, während welcher ein Video-Datensignal-Potential von einem Anzeigeelement gespeichert gehalten werden muß, z. B. die Dauer eines horizontalen Abtastintervalls im Falle der zuvor er­ läuterten Beispiele. Daher muß die Halte- oder Speicher­ kapazität Cs die folgende Bedingung erfüllen:

Cs ≧ 10 · T/R _L (schlechtest) (1)

Da es schwierig ist, unter Anwendung der bekannten Verfahren eine Leckstromkompensation durchzuführen, wie diese jedoch durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird, ist es erforderlich, in dieser Gleichung den Wert für R _L für den schlechtesten Fall zu verwenden, was un­ ter Bedingungen entsprechend einer starken Beleuchtung der Anzeigevorrichtung eintritt. Andererseits ist es in Verbindung mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, die Bedingung aufzustellen, daß t≧10 T, da die datenabhängigen Leckstromeffekte beseitigt werden. Es ist ausreichend sicherzustellen, daß ungefähr t=T. Wenn weiter die Leckstromkompensation ausgeführt wird, wie dies an früherer Stelle be­ schrieben wurde, ist ein zufriedenstellender Betrieb mit einem Wert von t T/10 möglich.

Wenn darüber hinaus eine solche Leckstromkompensation zur Anwendung gelangt, kann ein Wert von R _L, der die An­ forderungen normaler Betriebsbedingungen erfüllt (d. h. bei einem niedrigen Wert des auf die Anzeigevorrichtung fallenden Lichtes) verwendet werden, der im folgenden als R _L (normal) bezeichnet wird. In diesem Fall können die Bedingungen für den Wert der Speicherkapazität Cs jedes Anzeigeelementes in der folgenden Weise definiert werden:

Cs ≧ (0.1∼1) T/R _L (normal) (2)

Im Falle von Vorrichtungen, wie beispielsweise amorphen Silizium-Dünnfilmtransistoren (im folgenden mit SiTFT bezeichnet) als Schalterelemente, liegt der Wert von R _L (normal)/R _L (schlechtest) in der Größenordnung von 10 bis 10³. Somit wird durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit geschaffen, den Wert von Cs um einen Faktor in der Größenordnung von 10^-2 bis 10^-4 im Vergleich mit bekannten Treiberverfahren kleiner aus­ führen. Wenn ein Flüssigkristall oder elektrochromatische Anzeigeelemente verwendet werden, kann als Ergebnis die Eigenkapazität jedes Anzeigeelementes ausreichend sein, um diese als Ladungsspeicherkapazität bzw. Konden­ sator verwenden zu können, so daß es nicht mehr erfor­ derlich ist, zusätzliche Kondensatoren an der Anzeige­ matrix vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Transistoren als Schalterelemente beschränkt, sondern sie umfaßt auch die Verwendung von nicht-linearer Widerstandselementen (im folgenden als NLREs bezeichnet). Eine aktive Matrix-Anzeigevorrichtung, bei der solche NLREs zur Anwendung gelangen, ist in den japanischen Patenten Nr. 167943 bis 167945 beschrieben. Wie aus diesen Patentschriften hervorgeht, führt die Verwendung derartiger Elemente zu den Vorteilen für den Betrieb eine niedrige Treiberspannung verwenden zu können, ferner führt dies zu einer verbesserten Anzeigefeld-Ausnutzung, zu einer einfachen Herstellung, zu einem hohen Kontrast usw.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer aktiven Matrix-Anzeigevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei der NLREs-Schalterelemente zur Anwendung gelangen. Mit 73 ist ein Anzeigeabschnitt bezeichnet, der Zeilen­ leiter Y 1 bis Yn und Spaltenleiter X 1 bis Xn umfaßt, und ferner eine Anordnung von Bildelementen 78 umfaßt, von denen jedes ein Anzeigeelement 77 und ein NLRE 76 enthält, die an der Kreuzungsstelle eines Zeitleiters und eines Spaltenleiters in Reihe geschaltet sind, wie dies veran­ schaulicht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt ein typischer NLRE, der in Fig. 12 mit 85 bezeichnet ist, einen Diodenring der Form, der durch die Bezugszeichen 86, 87 oder 88 bezeichnet ist.

Fig. 13 zeigt typische Strom/Spannungs-Kennlinien für einen NLRE der in Fig. 12 gezeigten Form. Diese Kenn­ linien liegen symmetrisch zu einer Achse entsprechend null Volt und verändern sich expontiell in einem Niedrig­ spannungsbereich und linear in einem hohen Spannungsbe­ reich.

In Fig. 11 ist mit 72 eine Spaltenleiter-Treiber­ schaltung und mit 79 ein Videosignal-Modulationsabteil bezeichnet. Ein Beispiel einer Schaltung des Videosignal-Modulationsabteils 79 ist in Fig. 14 gezeigt und die entsprechenden Treibersignal-Wellen­ formen sind in Fig. 15 gezeigt. Hier bezeichnet Vd das Eingangs-Videodatensignal, Vs ein Bezugspotential, welches ca. 1/2 der Amplitude des Signals Vd besitzt. Mit CL 1 ist ein Taktsignal bezeichnet, welches die Folge oder Geschwindigkeit der Abtastung der Matrixzellen be­ stimmt, d. h. im Sinne des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung die Frequenz, mit welcher eine Polari­ tätsumkehr des Videosignals durchgeführt wird, welches in aufeinanderfolgenden Zeilen zugeführt wird. Die Schaltung arbeitet derart, daß ein Ausgangssignal Vd′ von dem Schaltungsabschnitt erzeugt wird, welcher die Verstärker 96 und 97 und die Schaltgatter 91 und 92 umfaßt, wobei das Video-Datensignal Vd hinsichtlich seiner Polarität jeweils einmal bei jedem horizontalen Abtastintervall 1 H invertiert wird, wobei die Polaritätsumkehr in bezug auf das Bezugspotential Vs als ein Zen­ trumswert erfolgt. Das Signal Vd′ wird dann in das Signal Vd umgewandelt und erscheint am Ausgang des Verstärkers 93, dessen Verstärkung durch ein Kompensations-Steuer­ signal G gesteuert wird, welches von der Leckstrom-Fühl­ schaltung erzeugt wird, welches in Verbindung mit den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erläutert wurde.

Mit 94 ist eine Zeitsteuerimpuls-Generatorschaltung bezeichnet, die aufeinanderfolgend jeden der Schalter in einer Schaltergruppe 95 auswählt, und zwar abhängig von einem Taktsignal CL 2 und dadurch aufeinanderfolgend das Video-Datensignal Vin an die Spaltenleiter X 1, X 2, X 3 . . . zu koppeln, wobei die auf diese Weise ausgewählten Signale in einem Kondensator gespeichert werden, der jedem Spal­ tenleiter zugeordnet ist. Das in Fig. 18 gezeigte Signal Xm veranschaulicht ein Beispiel einer Wellenform eines getasteten (sampled) und gespeicherten Video-Datensignals, welches bei diesem Ausführungsbeispiel auf einem Spalten­ leiter erscheint. In einem Zeilenabtastsignal-Intervall -Vd herrscht der Anzeigeelementwert AUS vor (d. h. das Potential an dem Anzeigeelement, durch welches das An­ zeigeelement in den nichtaktivierten Zustand gesetzt wird), wobei Vd der EIN-Wert ist, während des nächsten Zeilenabtastsignal-Intervalls Vd den Wert AUS des Anzeige­ elements erreicht und -Vd den Wert EIN einnimmt. Auf diese Weise kann das Video-Datensignal Xm aufeinan­ derfolgend hinsichtlicht seiner Polarität bei aufeinan­ derfolgenden horizontalen Abtastintervallen 1 H invertiert werden.

Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild einer Zeilen­ elektrode-Treiberschaltung 17 dieses Ausführungsbeispiels und Fig. 17 zeigt die entsprechenden Wellenformen. Diese Schaltungsanordnung erzeugt Zeilenabtastsignale mit den Wellenformen Yn-1, Yn, Yn+1, . . ., wie in Fig. 18 gezeigt ist. Diese werden hinsichtlich der Polarität für auf­ einanderfolgende Zeilen der Abtastelemente invertiert. Mit 101 ist ein Schiebeimpuls-Generatorabschnitt bezeichnet, der ein Schieberegister oder eine Dekodierschaltung umfaßt, die die Signale B 1, B 2, . . . erzeugt, wie in Fig. 17 gezeigt wird, und zwar abhängig von Taktsignalen A 1 und A 2. Eine logische Schaltung 107 verwendet die Taktsignale A 1, A 2, CL 1 und B 1, B 2 . . ., um Impulssignale (C (1, 1 4), C (2, 1 4), usw. zu erzeugen, die einer Potential- Auswählschaltung 103 zugeführt werden. Diese Auswähl­ schaltung 103 empfängt Potentiale ±Va, ±Vb, die durch die Signale C(n, 1 4) ausgewählt werden, die dies durch die Wellenform Y _(n-2) veranschaulicht ist, die in Fig. 18 gezeigt ist. Mit 104 ist eine Ausgangspuffer-Verstärker­ schaltung bezeichnet, welche Ausgangssignale Y 1 bis Yn erzeugt, die zu den Zeilenleitern der Anzeigematrix über­ tragen werden. Da die Polarität des Video-Datensignals für ungeradzahlige und geradzahlige Zahlen jeweils in­ vertiert wird, ergibt sich die Möglichkeit, den Satz der ungeradzahligen Zeilenelektroden bzw. Anschlußlei­ tungen auf einer Seite der Matrix herauszuführen und die Anschlußverbindungen der geradzahligen Zeilenleiter auf der anderen Seite der Matrix herauszuführen. Diese zwei Sätze von Anschlußleitungen können somit an zwei getrennte Zeilentreiberschaltungen gekoppelt werden. Eine derartige Anordnung vereinfacht die Anordnung der Anschlußverbindungen, führt zu einer größeren Verein­ fachung der Herstellung speziell im Falle einer Anzeige­ vorrichtung mit sehr kleiner Größe.

Die Zeilenabtast-Signalimpulse bilden ein spezielles Merkmal bei diesem Ausführungsbeispiel. Betrachtet sei beispielsweise das Signal Yn in Fig. 18. Diese kann in Wählintervalle aufgeteilt werden, die als 111 und 112 bezeichnet sind und ebenso in Nichtwählintervalle 113, 114, wobei das Potential während der Intervalle 111, 112 gleich ist ±Va und während der Intervalle 113, 114 gleich ist ±Vd. Während eines Auswählintervalls werden die Daten, die in den Kondensatoren der Spaltenleiter gespeichert wurden (wie in Fig. 14 veranschaulicht ist) in alle An­ zeigeelemente in einer Zeile eingeschrieben. Es ist daher nicht erforderlich, zusätzliche Tastspeicherschaltungen vorzusehen, um die Video­ daten für jede Zeile der Anzeigeelemente während der Nichtauswählintervalle 93 zu speichern.

Allgemein gesagt führen die NLREs nicht zu scharf definierten Änderungen in der Spannungs-Stromkennlinie im Bereich der Schwellenwertspannung, so daß derartige Vorrichtungen keine zufriedenstellenden Ladungsspeicher­ eigenschaften zeigen, wenn herkömmliche Treiberverfahren zur Anwendung gelangen, und zwar aufgrund des hohen Leck­ stromes. Jedoch in Verbindung mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann eine Kompensation hinsichtlich der Leckstromeffekte durch geeignete Einstellung der Ampli­ tude des Video-Datensignals erreicht werden, wie dies in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung erläutert wurde, da sowohl die EIN-Spannung Von als auch die AUS-Spannung Voff, die über jedem Anzeige­ element erscheinen, ihre Polarität gegenüber dem Bezugs­ potential Vr periodisch ändern. In diesem Fall kann der Leckstrom eines NLRE oder einer Diode, die an der Anzei­ gematrix vorgesehen ist, erfaßt werden, um dadurch ein Kompensations-Steuersignal G zu erzeugen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung läßt sich er­ kennen, daß die niederfrequenten Komponenten eines Video- Bandsignals, welches den Spaltenleitern einer aktiven Matrix-Anzeigevorrichtung zugeführt werden, entfernt werden, und daß das Video-Datensignal derart abgewandelt wird, daß es seine Polarität in bezug auf einen festen Bezugspotentialwert ändert. Wie dargelegt wurde, führt dies zu einer Beseitigung der datenabhängigen Leckstrom­ effekte und ermöglicht auch die Kompensation der Leck­ stromeffekte, durch die die gesamte Einheitlichkeit der Anzeigematrix beeinflußt wird, die dann verursacht werden, wenn beispielsweise Licht auf die Matrix fällt.

Bei der vorangegangenen Beschreibung wurde angenommen, daß die Polarität des Video-Datensignals aufeinanderfolgend für aufeinanderfolgende oder abwechselnde Zeilen der Anzeigeelemente invertiert wird. Es ist jedoch ebenso gut möglich, eine solche Umkehrung nur einmal für jedes auf­ einanderfolgende Zeilenpaar der Anzeigeelemente vorzunehmen oder nur einmal für eine aufeinanderfolgende Anzahl von Zeilen, d. h mit einer Periode, die kürzer ist als ein Abtastfeldintervall, solange eine ausreichende Unter­ drückung der datenabhängigen Leckstromeffekte erzielt werden kann. Es ist ebensogut möglich, derartige Polaritäts­ umkehrungen des Video-Datensignals während Intervallen durchzuführen, die kürzer sind als ein Horizontal-Abtast­ intervall 1 H.

Claims (2)

1. Verfahren zum Ansteuern einer Matrix-Anzeigevorrichtung aus mehreren Zeilenleitern und mehreren Spaltenleitern und einer Anordnung von Bildpunktanzeigeschaltungen an den Kreuzungsstellen von Zeilenleitern und Spaltenleitern, wobei jede Bildpunktanzeigeschaltung aus einem Anzeigeelement, einem Datenspeicherkondensator und einem Schalterelement besteht und mit einem Spaltenleiter und einem Zeilenleiter verbunden ist, wobei den Spaltenleitern ein Videodatensignal in Time-Sharing-Betrieb zugeführt ist und den Zeilenleitern periodisch nacheinander Abtastsignale zur Aktivierung der Schalterelemente zugeführt sind, um die in den Datenspeicherkondensatoren gespeicherten Videodatensignale auf die zugehörigen Anzeigeelemente zu schalten, wobei die Polarität der den Spaltenleitern zugeführten Videodatensignale gegenüber einem festen Bezugspotential periodisch umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der den Spaltenleitern (X₁ . . . X _M) zugeführten Videodatensignale (V _in) gegenüber dem festen Bezugspotential nach einer Zeitdauer umgepolt wird, die einer Zeilenperiode (1 H) oder jeweils mehreren Zeilenperioden entspricht und deren Gesamtdauer kürzer ist, als die Zeitkonstante (t), die durch das Produkt aus der Kapazität des Datenspeicherkondensators (C _s) eines Anzeigeelements (7) und dem Leckwiderstand (R _L) des zugehörigen Schalterelements (6) bestimmt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Leckstroms eines in einer Anordnung der Bildpunktanzeigeschaltungen (6, 7) enthaltenen Schalterelements (6) ermittelt und ein Steuersignal in Abhängigkeit von der ermittelten Leckstromstärke erzeugt wird und dieses dazu verwendet wird, die Amplitude des Videodatensignals (V _in), das den Spaltenleitern (X₁ . . . X _M) zugeführt wird, so einzustellen, daß der Einfluß der Leckströme der Schalterelemente (6) kompensiert wird.