DE3019832C2

DE3019832C2 - Treiberschaltung für eine Flüssigkristallanzeigematrix

Info

Publication number: DE3019832C2
Application number: DE3019832A
Authority: DE
Inventors: Minoru Hosokawa; Masayuki Ikeda; Satoru Suwa Nagano Yazawa
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1986-10-16
Also published as: DE3019832A1; US4393380A; GB2050668A; GB2050668B

Description

Die Erfindung betrifft eine Matrixanzeigevorrichtung

mit einer Flüssigkristallanzeigematrix nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Anzeigesystemen, bei denen die elektrooptischen Eigenschaften verschiedener Arten von Flüssigkristallen ausgenutzt werden, steuert man die Flüssigkristalle allgemein mit einer Wechselspannung an, das sie bei Ansteuerung mit einer Gleichspannung eine kurze Lebensdauer besitzen oder da sie zur Beibehaltung der Anzeigequaiität, etwa der Homogenität des angezeigten Bildes, mit Wechselspannung betrieben werden müssen. Die Flüssigkristalle werden daher, einfach gesät, mit einem Wechselstrom bei einer Betriebsspannung betrieben, die annähernd zweimal so hoch wie die Betriebsspannung für Gleichstrombetrieb ist. Will man einen Betriebsspannungsbereich erhalten, der nahezu gleich der Betriebsspannung für Gleichstrombetrieb ist, muß man die an die beiden Elektroden, zwischen denen sich der Flüssigkristall befindet, angelegten Signalpotentiale umkehren. Diese an sich bekannten Probleme sollen zunächst anhand der F i g. 1 bis 3 näher darge stellt werden. F i g. 1 zeigt als Beispiel eine bekannte Schaltungsanordnung für ein Matrix-Bildwiedergabesystem, die Transistoren zur Auswahl der Bildelemente aufweist. Eine gestrichelte Linie 1 umgibt eine in Form einer Matrix ausgebildete Flüssigkristallanzeigeeinheit, die nachfolgend vereinfacht als Anzeigematrix bezeichnet werden soll. Die Bezugszahlen 2, 3 und 4 bezeichnen periphere Schaltungseinheiten. Davon ist 2 ein Zeilentreiber, 3 ein Spalten- oder Datenelektrodentreiber und 4 eine Schaltungseinheit zur Lieferung eines Zeitsteuersignals und eines Datensignals an die Schaltungseinheiten 2 bzw. 3. Der Block 4 besteht aus einem Fernsehempfänger, wenn mit der Anzeigematrix 1 Fernsehbil-

der dargestellt werden sollen. Wird die Anzeigematrix 1 zur Darstellung von Zeichen oder zur graphischen Darstellung verwendet, dann handelt es sich bei der Schaltungseinheit 4 um eine zentrale Verarbeitungseinheit zur Verarbeitung der anzuzeigenden Daten oder um eine Interface-Schaltung zwischen einer zentralen Verarbeitungseinheit und der Anzeigematrix. Die Anzeigematrix 1 umfaßt an jedem Kreuzungspunkt zwischen einer Gruppe von Zeilenleitungen und einer Gruppe von Spaltenleitungen ein Flüssigkristallanzeigeelement oder Bildelement 5, einen Elementwähltransistor 6 und einen Kondensator 7. Eine Elementelektrode jedes Bildelements ist mit dem Elementwähltransistor und dem Kondensator verbunden. Die auf der zu diesen Elementelektroden entgegengesetzten Seite der Flüssigkristalle vorgesehenen Elektroden sind alle mit einem gemeinsamen Potential beaufschlagt, wie dies bei 8 gezeigt ist und stellen daher eine gemeinsame Elektrode für das gesamte Anzeigefeld dar. In F i g. 1 ist der Elementwähltransistor ein MOSFET, und das Potential GND der gemeinsamen Elektrode stimmt mit dem Substratpotential dieser Transistoren 6 überein. Zum leichteren Verständnis wird für die Beschreibung der Betriebspotentiale an der verschiedenen Punkten ein Videosignal zugrundegelegt.

F i g. 2 zeigt das Beispiel eines Gleichstrombetriebs, bei dem gemäß Darstellung in F i g. 1 die gemeinsamen Elektrode aller Bildelemente mit dem das Potential GNDführenden Punkte verbunden ist.

In F i g. 2 bezeichnet 10 die Wellenform eines Videosignals, das an die Elementelektroden angelegt werden soll. 11 ist eine Kette von Taktimpulsen, unter der Zehsteuerung das Videosignal nacheinander für jede Spallenlcitung im Spaltentreiber 3 abgetastet und gehalten wird, so daß beispielsweise für eine bestimmte Spaltenleitung ein Signal 12 abgetastet bzw. gelesen und angezeigt wird. 13 ist eine Kette von Taktimpulsen, unter deren Steuerung der Zeilentreiber 2 die Elementwähltransistoren der einzelnen Zeilen einschaltet, um hierdurch ein einer Spaltenleitung zugeordnet abgetastetes Bildsignal dem Bildelement der entsprechenden Zeile einzugeben, so daß mittels eines Impulses 14 das bei 12 abgetastete Signal in das Bildelement eingegeben wird. In F i g. 2 kennzeichnet Vn, eine Schwellenspannung der Flüssigkristallanzeige, während Vmax2 die maximale Bildsignalspannung, die an den Flüssigkristal! angelegt wird, ist. Eine Spannung von wenigstens VG 2 am Gate eines Elementwähltransistors ist erforderlich, um diesen zu schalten und das Bildelement anzusteuern. Die Spannung VC 2 ist um einen der Schwellenspannung des Transistors gleichen Wert höher als die Spannung Vmax 2.

F i g. 3 zeigt einen Potentialpegel für eine Ansteuerung der Flüssigkristalle mit Wechselstrom. In F i g. 3 ist das Potential der gemeinsamen Elektrode der Bildelemente nicht das Potential GND, sondern das durch die Punkt-Strich-Linie 20 gezeigte Potential. Die Schaltung der Anzeigematrix unterscheidet sich daher etwas von der gemäß F i g. 2. Das Potential 20 ist im wesentlichen gleich dem Wert von Vmax 2 in F i g. 2. In F i g. 3 treten Videosignale als Paar grundsätzlich symmetrischer WeI-ienformen auf beiden Seiten des mittleren Potentials 2ö der gemeinsamen Elektrode auf und werden abwechselnd in regelmäßigen Abständen den einzelnen Bildelemcnten zugeführt, um deren Flüssigkristalle mit Wechselstrom anzusteuern. Folglich besitzt das Videoausgangssignal eine maximale Amplitude Vmax 3, die annähernd zweimal so groß wie die in F i g. 2 gezeigte ist.

Man entnimmt hieraus, daß die Spznnung für Wechselstrombetrieb zweimal so groß wie die für Gleichstrombetrieb ist, wie dies bei VG 3 in F i g. 3 gezeigt ist.

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

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

Eine Matrixanzeigevorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art ist aus der DE-OS 24 19 170 bekannt Bei der bekannten Vorrichtung liegen die den Bildelementen zugeordneten Kondensatoren jeweils zwischen der Elementelektrode des Bildelements und der Steuerelektrode (Gate) des Elementwähltransistors. Hierdurch soll die Herstellung einer integrierten Schaltung erleichtert werden. Die untereinander verbundenen Kondensatorelektroden einer jeweiligen Zeile werden also mit den Zeilenansteuersignalen (Adressignalen) beaufschlagt und sind somit wechselnder Potentialen ausgesetzt. Dieser Potentialwechsel tritt aber mit jeder Adressierung der zugehörigen Zeile auf. Von einem Wechselspannungsbetrieb der Flüssigkristall-Bildelemente ist in der genannten Druckschrift nicht die Rede.

Der Wechselspannungsbetrieb von Flüssigkristallanzeigematrizen ist aber an sich bekannt (»Proceedings of the SID«, Band 19-2,1978, Seite 63 bis 67). Die Fig. 2 und 4 dieser Druckschrift zeigen darüber hinaus auch die Verwendung eines zusätzlichen Kondensators, dessen Anschaltung und Potentialbeaufschlagung aus dieser Druckschrift aber nicht eindeutig hervorgeht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Matrixanzeigevorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die einerseits eine Wechselstromsteuerung bei einer Betriebsspannung, deren Höhe gleich derjenigen für Gieichstrombetrieb ist, ermöglicht, gleichwohl aber eine gemeinsame Elektrode aller Bildelemente zuläßt.

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

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh-

GO rungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. i eine herkömmliche Schaltungsanordnung einer Flüssigkristallanzeigematrix mit Steuerschaltung,
F i g. 2 und 3 die Potentiale für Gleichstrom- bzw. Wechselstrombetrieb der Anzeigematrix von Fig. 1,

F i g. 4 eine den grundsätzlichen Aufbau mit Treiberschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
F i g. 5 die Betriebspotentiale der Treiberschaltung

von F i g. 4,

F i g. 6 die Änderung der Potentiale an den Elektroden eines Bildelements bei erfindungsgemäßer Wechselstromsteuerung,

F i g. 7 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale in der Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.8 und 9 Beispiele gemeinsamer Kondensatorelektrodentreiberschaltungen und

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

F i g. 4 zeigt als Beispiel einen Teil der erfindungsgemäßen Matrixanzeigevorrichtung.

Eine der Elektroden der Bildelemente 5 ist mit der Drainelektrode des Elementwähltransistors 6 dieses Bildelements und mit dem Kondensator 7 verbunden. Die anderen Elektroden der Biideicmcnte stellen eine gemeinsame Elektrode 35 für den ganzen Anzeigeschirm dar. Die Elektrode 31 der Kondensatoren 7, die nicht mit dem Bildelement verbunden ist ist im Gegensatz zur Anordnung von F i g. 1 vom Substrat des Transistors 6 getrennt Die Elektroden 31 einer Zeile sind miteinander verbunden. Gemeinsame Kondensatorelektroden 32 und 33, die die Elektroden der Kondensatoren jeweils einer Zeile miteinander verbinden, sind mit den Ausgängen einer für sie vorgesehenen Treiberschaltung 34 verbunden, die das Potential der gemeinsamen Elektroden 32 und 33 auf einen für den Wechselstrombetrieb der Flüssigkristalle erforderlichen Wert einstellt

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

F i g. 5 zeigt die Potentiale der Flüssigkristall-Steuersignale und entspricht den F i g. 2 und 3. Das Potential Vcom der gemeinsamen Elektrode 35 der Anzeigematrix in F i g. 4 hat denselben Wert wie das Potential 20 von F i g. 3 und ist gleich Vmax 2 in F i g. 2. An das Gate der Elementwähl transistoren 6 muß eine Spannung VG 5 angelegt werden. Die Spannung VG 5 ist gleich der Summe aus der Amplitude eines Videosignals und der Gate-Schwellenspannung des Transistors 6. Sie kann gleich dem Wert VG 2 in F i g. 2 minus der Schwellenspannung Vn des Flüssigkristalls sein. Das von der Treiberschaltung 34 an die gemeinsamen Kondensatorelektroden 32 bzw. 33 etc. angelegte Potential wechselt zwisehen zwei Werten, die in F i g. 5 mit GND und Vcap bezeichnet sind. Der Wert von Vcap gleicht der Summe aus dem Potential Vcom und der Schwellenspannung Vn, das heißt der Summe der Werte Vmax 2 und Vn in F i g. Z Der Wert von Vcap definiert also eine für die Schaltung von F i g. 4 maximal erforderliche Spannung. Falls die Schwellenspannung des Transistors 6 / Vmax 2— VG 21 und der Wert Vn einander gleich sind (zum Beispiel 1 Volt), kann die Maximalspannung Vcap, Qc

die für die erfindungsgemäße Ansteuerung erforderlich 55 Ql ist gleich der Spannung VG 2 sein, die für den her- Q,

kömmlichen Gleichstrombetrieb gemäß F i g. 2 erfor- Q, +

derlich ist und damit die Hälfte der Spannung betragen, die bei der Anordnung nach F i g. 3 benötigt wird.

In F i g. 5 bezeichnen 41 und 42 zwei relativzueinander invertierte Videosignale, die über den Abtastschaltungskreis im Spaltentreiber 3 periodisch abwechselnd als Videosignale an die Bildelemente angelegt werden. Falls an eine Elementelektrode ein gegenüber der gemeinsamen Elektrode aller Bildelemente positives Videosignal angelegt werden soll, wird die gemeinsame Elektrode 31 des Kondensators 7 der jeweiligen Zeile auf dem Potential GND oder — Vcap gehalten, wenn das Videosignal 41 über den Elementwähltransistor 6 an die Elementelektrode angelegt wird. Falls im Gegenteil ein negatives Videosignal an die Elementelektrode angelegt werden soll, wird die gemeinsame Elektrode 31 des Kondensators 7 auf dem Potential GND gehalten, bis das Videosignal 42 über den Elementwähltransistor 6 in das Bildelement eingeschrieben wurde, und dann unmittelbar nach dem Einschreiben auf das Potential — Vcap gesenkt. Als Folge davon nimmt das Potential der an die Elementelektroden in einer Zeile angelegten Videosignale die Wellenform 43 an. Falls die Kapazität des Kondensators 7 ausreichend groß gegenüber der Kapazität des Bildelements ist, ist der Wert von Vcai; wie oben erwähnt, gleich der Summe des Potentials Vcom für die gemeinsame Elektrode der Anzeigenmatrix und des Werts von Vm, während das Signa! 43 und das Signal 41, die an die Elementelektroden angelegt werden, in bezug auf das Potential Vcom der gemeinsamen Elektrode symmetrisch zueinander negativ bzw. positiv sind. Die Bildelemente werden also mit Wechselstrom betrieben. Wenn die Kapazität des Kondensators 7 in der erwähnten Weise ausreichend groß ist ändert sich nämlich die Spannung an den beiden Elektroden des Kondensators 7 selbst dann nicht wenn an der Elektrode 31 ein Potentialsprung auftritt so daß durch einen Potentialsprung an der Elektrode 31 das Potential der Elementelektrode des Bildelements in gleichen Ausmaß verschoben werden kann. Während das Videosignal 42 in das Bildelement geschrieben wird, wird ein inverses Signal an den Flüssigkristall angelegt Da jedoch die Zeit, während derer dieses inverse Signal angelegt wird, vernachlässigbar kürzer als die Bildfrequenz ist, beeinflußt es die Anzeigequelität der Anzeige mittels der erfindungsgemäßen Treiberschaltung nicht nachteilig. Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 4 ist sehr einfach und leicht zu realisieren.

F i g. 6 zeigt den Potentialwechsel im einzelnen.

Bei (a) sind die Potentiale an verschiedenen Punkten auf dem Kondensator 7 und dem Bildelement 5 für den Fall gezeigt daß das Videosignal 42 an das Bildelement angelegt wird, während die Signale, die an den verschiedenen Punkten vorherrschen, wenn das Potential der gemeinsamen Elektrode der Kondensatoren 7 einer Zeile auf — Vcap abgesenkt wurde, bei (b) gezeigt ist Das Potential des in das Bildeiement eingeschriebenen Signals bei (a) ist mit V_s, bezeichnet während das Potential der Elementelektrode nach dem Potentialwechsel bei (b) mit V_st + 1 bezeichnet ist Entsprechend ist Q, die Gesamtladung am Verbindungspunkt von Kondensator 7 und Bildelement S zum Zeitpunkt t (F i g. 6a), während Q, +1 die entsprechende Ladung zum Zeitpunkt t + 1 (F ig. 6b) ist

= V₃, ■ Cc

= (Vcom- V_si) ■ C_L

= Qc-Ql

= Cc (Vs, + 1- Vcap) + Cl

Es gilt 1 = Q,

Also kann V_s, + 1 dargestellt werden als:
(-*

Kl + I ⁼ Kl⁺VcJP ~ ~ . s· ' VfAP-

L_C+C_L
Falls C_c> Cl ist kann man den dritten Term auf der

rechten Seite der obigen Gleichung vernachlässigen, so daß das Potential der Elementelektrode um einen Betrag verschoben wird, wie er auftreten würde, falls das Potential der gemeinsamen Kondensatcrelektrode selbst entsprechend abgesenkt würde, so daß man die Wellenform 43, die in Fig.5 gezeigt ist, erhalten kann. Trifft die Beziehung Cc> Cl nicht zu, überlagert sich die Spannung entsprechend dem dritten Term dem Wert von Vcap, da der dritte Term einen festen Wert darstellt.

F i g. 7 ist ein Zeitdiagramm für Fernsehvideosignale, die an die Bildelemente einer Anzeigematrix der erfindungsgemäßen Vorrichtung angelegt werden. 60 ist dabei ein Vertikalsynchronsignal und 61 ein Horizontalsynchronsignal. 62 kennzeichnet eine Kette von Taktoder Zeitsteuerimpulsen zur Abtastung des Videosignals für die Spaltenleitungen im Spaltentreiber 3. Eine einzige Horizontalabtastzeile enthält genausoviele Impulse wie die Anzeigematrix Spalten aufweist. Obwohl bisher die Ansteuersignale für die Zeilenleitungen nicht beschrieben wurden, ist es bislang üblich, sie so zu behandeln, als seien sie gleich den Horizontalsynchronsignalen 61, so daß für jede Zeile die Kette von Abtastimpulsen 62 ein Videosignal für alle Spaltenleitungen abtastet und die Abtastwerte gehalten werden, um dann gleichzeitig durch einen Impuls 61 den jeweiliger. Elementelektroden über die Transistoren 6 eingegeben zu werden.

Der Wechselstrombetrieb der Flüssigkristalle bei der Erfindung ermöglicht auch diese Zeilensteuerung durch Taktimpulse, wie sie bisher ausgeführt wurde. Die Videosignale können den Elementelektroden jedoch mit größerer Genauigkeit eingegeben werden, wenn ein Kurzschluß zwischen einer Spaltenelektrode und einer Elementelektrode durch den Elementwähltransistor gebildet wird, während der Spaltentreiber 3 ein einem jeweiligen Bildelement einer bestimmten Zeile entsprechendes Videosignal abtastet. Die Wellenform 63 stellt die Zeitsteuerung für das Kurzschließen der einzelnen Elementwähltransistoren einer speziellen Zeile dar. Das Einschreiben eines Videosignals wurde bislang in zwei Schritten vollzogen, das heißt dem fortschreitenden Abtasten der Videosignale durch den Spaltentreiber 3 und dann dem Eingaben der abgetasteten Signale gleichzeitig in alle Elementelektroden einer Zeile. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Videosignal direkt gleichzeitig mit dem Abtasten des Signals durch den Spaltentreiber einer Elementelektrode eingegeben, so daß diese Elementelektrode ein exaktes Signal erhält. Der mit 64 bezeichnete Verlauf stellt den Potentialverlauf an der gemeinsamen Kondensatorelektrode der Zeile dar. Der Verlauf 64 gilt für die Verwendung eines P-Kanal MOSFETs oder eines ähnlichen Transistors als Elementwähltransistor. Die Polrität der Signale ist umgekehrt, falls ein N-Kanal MOSFET oder ähnlicher Transistor verwendet wird.

Das Videosignal 65 wird von einem Vertikalintervall zum anderen invertiert, wobei die beiden relativ zueinander invertierten Videosignale eine Amplitude im gleichen Bereich aufweisen. Mit der Bezugszahl 66 ist ein Videosignal bezeichnet, das an ein beliebig herausgegriffenes Bildelement angelegt wird. Dieses Videosignal hat bezogen auf das Potential Vcom der gemeinsamen Elektrode der Anzeigematrix eine Wechselstromwellenform. Die Potentiale an Punkten 44 und 44' dieser Wellenform entsprechen denen bei 44 und 44' in F i g. 5. Eine Wellenform 67 zeigt ein anderes Beispiel eines Potentialverlaufs der gemeinsamen Kondensatorelektrode der Zeile. Entsprechend der Wellenform 67 liegt die Kondensatorelektrode gewöhnlich auf niedrigem Potential (— V_CAp) und wird mit jedem zweiten Zeilen-Ansteuerimpuls 63 auf hohes Potential angehoben, und zwar für die Dauer des Zeilenansteuerimpulses, bzw. für die Dauer einer gleichzeitigen Eingabe von Abtastwerten in alle Bildelemente einer speziellen Zeile den Bildelementen eingegeben. Folglich haben die an die Bildelemente angelegten Signale die Wellenform 68, so daß

ίο die Flüssigkristalle dieser Bildelemente mit Wechselstrom angesteuert werden.

Wenn ein invertiertes Videosignal eingegeben werden soll, wird zunächst ein Signal, das von dem anzulegenden Videosignal verschieden ist, während einer Zeitspanne, die einer horizontalen Abtastzeile des Videosignals entspricht, an den Flüssigkeitskristall des Bildelements angelegt, wirkt sich jedoch nicht aus, da es nur für einen sehr kurzen Teil einer Bildperiode andauert, was für die Flüssigkristallanzeige zu kurz ist, umd darauf zu reagieren. Die Wellenform 67 ergibt sich, wenn ein P-Kanal Transistor verwendet wird. Wird ein N-Kanal Transistor eingesetzt, kehrt sich die Polarität um.

Fig.8 zeigt ein spezielles Beispiel einer Kondensatorelektroden-Treiberschaltung 34, wie sie in Fig.4 als Block dargestellt ist. Die Anschlüsse 70 und 71 stellen Ausgänge für die Ansteuerung gemeinsamer Kondensatorelektroden dar. Die Ausgangssignale besitzen eine Wellenform entsprechend der bei 64 in F i g. 7 gezeigten, und treten nacheinander jeweils versetzt um die Dauer einer Horizontalabtastzeile auf. 73 bezeichnet einen Taktimpulseingang zur Verschiebung der Daten für jede Horizontalabtastzeile. 72 kennzeichnet den Dateneingang. Das Potential des Ausgangssignals vom Anschluß 70, 71, .... wechselt mit jeder Bildperiode und zwar von einem hohen Potential zu einem niedrigen Potential unmittelbar nach Eingabe eines Videosignals in eine entsprechende Zeile und von einem niedrigen zu einem hohen Potential unmittelbar vor dieser Eingabe. Wie bereits ausgeführt, tritt dies jedoch nur auf, wenn ein P-Kanal Transistor als Elementwähltransistor verwendet wird. Falls die Lage des Potentialwechsels verändert wird, fließt ein Bildsignal über den PN-Übergang in der Drainzone des Transistors in dessen Substrat, wodurch eine korrekte Bildwiedergabe verhindert wird.

Fig.9 zeigt ein weiteres Beispiel der Kondensatorelektroden-Treiberschaltung gemäß der Erfindung. Die in F i g. 9 gezeigte Schaltung kombiniert den Zeilentreiber 2 und die Kondensatorelektroden-Treiberschaltung 34 in Fig.4. Jedes der D-Flipflops von Fig.9 besitzt

so zwei Ausgänge, nämlich einen direkten Ausgang und einen Ausgang über ein Verknüpfungsglied. Die direkten Ausgänge 80, 81 und 82 liefern Zeilen-Ansteuersignale, während die Ausgänge 83, 84 und 85 über die Verknüpfungsglieder Ansteuersignale für die Kondensatorelektroden liefern. 86 bezeichnet ein wechselndes Signal, daß sich mit jedem Bild umkehrt. Ein NAND-Glied liefert einen Kondensatorelektroden-Ansteuerausgangsimpuls für jedes zweite Bild. Das Ausgangssignal vom Ausgang 83 ist bei 67 in F i g. 7 gezeigt Ein Schieberegister wird gemeinsam für den Zeilentreiber 2 und die Treiberschaltung 34 verwendet, wodurch eine drastische Einsparung von Schaltungskomponenten erreicht wird, so daß die Wechselstromtreiberschaltung gemäß der Erfindung leicht realisiert werden kann.

Unter Bezug auf F i g. 10 soll nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, bei der die Elementwähltransistoren, die Kondensatoren, Zeilenoder Spaltenleitungen etc. der Anzeigematrix auf einem

kristallinen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht eines Halbleitersubstrats, auf dem die Schaltung von Fig.4 ausgebildet ist. In der Zeichnung bezeichnet 48 eine Zeilenleitung, während 51 ein mit der Spaltenleitung verbundener und die Sourcezone des Transistors 6 darstellender Diffusionsbereich ist.

52 ist die Drainzone des Transistors 6 und besteht aus einem Diffusionsbereich, der mit einer Elementelektrode 55 verbunden ist 53 ist die Gateelektrode des Transi- stors 6.54 ist eine Isolierschicht mit verminderter Dicke unterhalb des Gateteils des Transistors 6 und der Elementelektrode 55.56 bezeichnet eine Diffusionsschicht, die der Elektrode 31 des Kondensators 7 entspricht. 57 kennzeichnet den Flüssigkristall. 58 bezeichnet eine ge- is meinsame transparente Elektrode für die Flüssigkristail-Änzeigematrix, die auf einer Oberfläche eines Glases 59 gegenüberliegend zur Elementelektrode 55 ausgebildet ist Eine gemeinsame Kondensatorelektrode für jede Zeile wird von einer Diffusionsschicht 56 gebildet, die für jede Zeile getrennt ausgebildet ist Eine Begrenzung 49 teilt die Diffusionsschichten zwischen jeweils zwei benachbarten Zeilen. Da die gemeinsamen Kondensatorelektroden der einzelnen Zeilen durch eine Diffusionsschicht hohen Dotierstoffgehalts für die einzelnen Zeilen getrennt sind, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist, ist es nicht notwendig, spezielle Elektroden zur Drahtverbindung auf der oberen Oberfläche des Subsirats vorzusehen, so daß die Substratoberfläche bleiben kann, wie sie gewöhnlich ist Da ferner die Isolier- schicht im Bereich der Elementelektrode eine verminderte Dicke besitzt, kann der Kondensator leicht durch Verwendung der Elementelektrode 55 und der Diffusionsschicht 56 als die beiden Elektroden des Kondensators gebildet werden.

Damit ist es möglich, eine Flüssigkristall-Anzeigematrix mit Wechselstrom zu betreiben, ohne die Betriebsspannung der peripheren Schaltungen zu verdoppeln, wie es bisher erforderlich war.

40

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Matrixanzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallanzeigematrix (1) und einer diese mit Steuer- und Bildsignalen versorgenden Treiberschaltung (2, 3, 4, 34), bei der jedem der an den Schnittpunkten von Zeilenleitungen und Spaltenleitungen angeordneten Bildelemente (5) der Flüssigkristallanzeigematrix (1) ein Elementwähltransistor (6) und ein Kondensator (7) zugeordnet sind und eine Elementelektrode jedes Bildelements (5) gemeinsam mit einer Elektrode des zugehörigen Kondensators (7) an eine Hauptelektrode des zugehörigen Elementwähltransistors (6) angeschlossen ist, dessen andere Hauptelektrode an die jeweilige Spaltenleitung und dessen Steuerelektrode an die jeweilige Zeilenleitung angeschlossen ist, während die jeweils anderen Elektroden viller Bildelemente miteinander verbunden und an ein festes Potential gelegt sind und die jeweils anderen Kondensatorelektroden der Kondensatoren (7) aller Bildelemente (5) einer jeweiligen Zeile untereinander verbunden sind und periodisch sowie Zeile für Zeile nacheinander abwechselnd mit einem ersten und einem zweiten Potential beaufschlagt werden, deren Differenz größer als die maximale Amplitude der Bildsignale ist, und bei der die Treiberschaltung einen ersten Schaltungsteil (3, 4) zur Lieferung der Bildsignale an die Spaltenleitungen sowie einen zweiten Schaltungsteil (2) zur Lieferung von Adressignalen an die Zeilenleitungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungsteil (3, 4) die Bildsignale periodisch abwechselnd nicht-invertiert und demgegenüber derart invertiert an die Spaltenleitungen anlegt, daß die Potentialpegel des nicht-invertierten und des invertierten Bildsignals im selben Bereich liegen, und daß die untereinander verbundenen Kondensatorelektroden einer jeweiligen Zeile bei Lieferung invertierter Bildsignale durch den ersten Schaltungsteil (3, 4) mittels eines dritten Schaltungsteils (34) nach dem Ende des Adressignals dieser Zeile von dem einen Potential auf das andere umgeschaltet werden, wobei die Potentiale derart gewählt sind, daß sich die Polarität der an den Bildelementen (5) anliegenden Spannung mit dem Wechsel zwischen nicht-invertierten Bildsignalen und invertierten Bildsignalen umkehrt.

2. Matrixanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementwähltransistor (6) ein P-Kanal MOSFFT ist, daß das Potential der untereinander verbundenen Kondensatorelektroden jeder Zeile von einem höheren Potential zu einem niedrigeren Potential wechselt, unmittelbar nachdem in jedes Bildelement (5) der entsprechenden Zeile eines der invertierten Bildsignale eingegeben wurde und der Wechsel vom niedrigeren Potential zu höherem Potential stattfeindet, unmittelbar bevor das Bildsignal eingegeben wird.,

3. Matrixanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elementwähltransistor (6) ein N-Kanal MOSFET ist, daß das Potential der untereinander verbundenen Kondensatorelektroden jeder Zeile von einem niedrigeren Potential zu einem höheren Potential wechselt, unmittelbar nachdem in jedes Bildelement der entsprechenden Zeile eines der invertierten Bildsignale eingegeben wurde, und der Wechsel vom höheren Potential zum niedrigeren Potential stattfindet, unmittelbar bevor das Bildsignal eingegeben wird.

4. Matrixanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schieberegister gemeinsam für die Ansteuerung der für jede Zeile zusammengeschlossenen Kondensatorelektroden und zur Ansteuerung der Elementelektroden in jeder Zeile der Anzeigematrix benutzt wird.

ίο 5. Matrixanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementwähltransistoren (6) zur Auswahl der Bildelemente (5) und der Kondensator (7) auf einem monokristallinen Halbleitersubstrat augebil det sind und daß eine die Kondensatorelektrode ei ner jeweiligen Zeile verbindende Verdrahtung aus einer Diffusionsschicht in dem Halbleitersubstrat besteht, die einen höheren Dotierstoffgehalt als das Substrat aufweist

6. Matrixanzeigevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungsteil (3,4) der Treiberschaltung ein serielles Signal abtastet und die Abtastwerte als Bildsignale an die Spaltenleitungen liefert und daß die Elementwähltransistoren (6) einer jeweiligen Zeile von einem Adress-Signal des zweiten Schaltungsteils (2) durchgeschaltet werden, wehrend der erste Schültungsteil (3,4) den dieser Zeile zugeordneten Teil des seriellen Signals abtastet.