DE19620475A1

DE19620475A1 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE19620475A1
Application number: DE19620475A
Authority: DE
Inventors: Hyun Chang Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: US6052104A; GB2303240A; KR970007424A; FR2736733B1; JP3510956B2; GB2303240B; JPH09120054A; DE19620475C2; GB9614584D0; KR0172881B1; FR2736733A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben derselben, welche die Bildqualität verbessern können, indem sie die an Pixelelektroden auftretende Spannungsschwankung verringern, die auf eine parasitäre Kapazität zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode eines jeweils ein Pixel (Bildelement) ansteuernden Dünnschichttransistors oder auf einen Leckstrom des Transistors zurückzuführen ist.

Eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit aktiver Matrix weist eine untere Scheibe mit darauf angeordneten Pixelschalttransistoren und Pixelelektroden, eine obere Scheibe mit Farbfiltern zum Filtern von Farbe und einer gemeinsamen Elektrode, zwischen der unteren und der oberen Scheibe eingefülltes Flüssigkristallmaterial sowie zwei Polarisierungsscheiben auf, die auf den Außenseiten der unteren und der oberen Scheibe angebracht sind und zum linearen Polarisieren von sichtbarem Licht dienen.

Nachstehend wird eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild für eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Fig. 7 zeigt einen Spannungsverlauf an einer Pixelelektrode der in Fig. 6 dargestellten herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild für eine Pixelelementzone der in Fig. 6 dargestellten herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung.

Diese herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist eine Mehrzahl von Gate-Leitungen N₁ bis N_n, die in vorgegebenem Abstand voneinander in einer Richtung verlaufend angeordnet sind, eine Mehrzahl von Datenleitungen D₁ bis D_n, die in vorgegebenem anderen Abstand voneinander in einer zu den Gate- Leitungen senkrechten Richtung verlaufend angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Pixelelementzonen auf, die im Bereich der Kreuzungsstellen der Gate-Leitungen N₁ bis N_n und Datenleitungen D₁ bis D_n ausgebildet sind.

Die Pixelelementzonen weisen jeweils eine (nicht dargestellte) Pixelelektrode und einen zum Anlegen von Datensignalen an die Pixelelektrode dienenden Dünnschichttransistor 10 mit einer an der Gate-Leitung N₁ bis N_n angeschlossenen Gate-Elektrode 18, einer an der Datenleitung D₁ bis D_n angeschlossenen Drain- Elektrode 20 und einer an der Pixelelektrode angeschlossenen Source-Elektrode 22 auf.

Jede Pixelelementzone weist ferner auch einen Kondensator C_ST mit übereinander angeordneten Schichten und eine Flüssigkristall-Kapazität C_LC auf, wie in Fig. 8 dargestellt. Der Kondensator C_ST (Speicherkondensator) ist durch einen Teil der Pixelelektrode und die diese überlappende benachbarten Gate-Leitung ausgebildet und kompensiert den Leckstrom angelegter Datensignalladungen. Die Kapazität C_LC ist zwischen der an der unteren Scheibe angeordneten Pixelelektrode und einer an der oberen Scheibe angeordneten gemeinsamen Elektrode 24 vorhanden (Fig. 6).

Die gemeinsamen Elektroden 24 sind zu einer einzigen Elektrode an der oberen Scheibe zusammengefaßt, und die Gate-Leitungen N₁ bis N_n und die Datenleitungen D₁ bis D_n sind mit einer (nicht dargestellten) integrierten Schaltung zum Ansteuern der Gates bzw. mit einer (nicht dargestellten) integrierten Schaltung zum Ansteuern der Datenleitungen verbunden und werden von den sie betreffenden integrierten Schaltungen angesteuert.

Die Betriebsweise der herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach dem vorstehend beschriebenen System wird nachfolgend erläutert.

Bei aufeinanderfolgendem Anlegen von Gate-Ansteuerimpulsen an die Gate-Leitungen N₁ bis N_n durch die für die Gate-Ansteuerung zuständige integrierte Schaltung wird jeder Dünnschichttransistor 10, an den die Gate-Ansteuerimpulse (in Form einer Spannung) angelegt werden, in den leitenden Zustand geschaltet. Solange der Dünnschichttransistor 10 eingeschaltet ist, zeigt das Pixel (Bildelement) 5 die Bildsignale aufgrund von Bildinformation enthaltenden Datenspannungen an, die von der für den Betrieb der Datenleitungen D₁ bis D_n zuständigen integrierten Schaltung mittels der Dünnschichttransistoren 10 über die Datenleitungen D₁ bis D_n an die Pixelelektrode und damit an das Flüssigkristallmaterial angelegt werden.

Zu dieser Zeit wird eine gemeinsame Spannung V_COM an die gemeinsame Elektrode 24 gelegt, wobei die gemeinsame Spannung V_COM eine Wechsel- oder Gleichspannung ist, die ein zentraler Wert für eine Pixelelektrodenschwingung ist. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Ausdruck Pixelelektrodenschwingung die periodische Umkehr der Pixelelektrodenspannung zwischen einer hohen und einer niedrigen Spannung, bezogen auf die Spannung der gemeinsamen Elektrode. Eine schwingende Pixelelektrodenspannung wird verwendet, um eine Beschädigung des Flüssigkristalls zu vermeiden, die eintreten würde, wenn eine konstant hohe oder niedrige Spannung angelegt würde.

Wenn die gemeinsame Spannung und die Gate-Ansteuerspannung angelegt werden, lädt der bei ansteigendem Gate-Ansteuerimpuls eingeschaltete Dünnschichttransistor die Kapazitäten C_ST und C_LC mit der Datenspannung. Diese Ladespannung wird bis zum nächsten Zyklus aufrechterhalten, selbst wenn der Dünnschichttransistor bei Beendigung des Gate-Ansteuerimpulses abgeschaltet wird.

Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik leidet jedoch unter den nachfolgend beschriebenen Problemen.

Da beim beschriebenen Dünnschichttransistor 10 von der Gate- Elektrode 18 die Source-Elektrode 22 und die Drain-Elektrode 20 überlappt sind, werden zwischen ihnen (d. h. zwischen der Source-Elektrode 22 und der Gate-Elektrode 18 und zwischen der Drain-Elektrode 20 und der Gate-Elektrode 18) die parasitären Kapazitäten C_gs bzw. C_gd gebildet, und die Pixelspannung fällt aufgrund der kapazitiven Kopplung um ΔV_p ab (Fig. 7), sobald der Dünnschichttransistor 10 bei Beendigung des Gate- Ansteuerimpulses in den Sperrzustand geschaltet wird.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, heißt dies folgendes: Wenn der Ansteuerimpuls auf der n-ten Gate-Leitung abfällt (wenn z. B. der Gate-Ansteuerimpuls von +15 Volt auf -10 Volt wechselt), die gemeinsame Spannung (V_com) 0 Volt beträgt und in der Pixelelektrode eine Datenspannung von 5 Volt geladen ist, erfährt die Spannung, die über den beiden Enden der (von der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode gebildeten) parasitären Kapazität C_gs liegt, eine Änderung um 25 Volt. Diese Spannungsänderung an den Enden der Kapazität C_gs, die von den Kondensatoren C_ST und C_LC kompensiert wird, läßt die Spannung der Pixelelektrode um einen Wert ΔV_p abfallen.

Dieser Spannungsabfall führt auf der optischen Anzeigeeinrichtung zu einem Übersprechen. Übersprechen kann auftreten, wenn ein Fenstermuster durch Laden einer Zeile, von der das Fenstermuster startet, angezeigt werden soll. Da zwischen der Datenleitung und der gemeinsamen Elektrode bzw. der Gate-Elektrode eine parasitäre Kapazität besteht und die Pixelelektrodenspannung um ΔV_p abfällt, kann im Pixel keine genaue Datenspannung geladen sein.

Dieser Spannungsabfall an der Pixelelektrode verschlechtert die Bildqualität, da er ein Bildflimmern verursacht, und beeinträchtigt beim Anzeigen des Fenstermusters den gemeinsamen Spannungsanschluß, mit der Folge, daß eine Grauabstufung des Bildes verändert wird (horizontales Übersprechen), bis sich die Spannung am gemeinsamen Spannungsanschluß stabilisiert.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein zugehöriges Betriebsverfahren bereitzustellen, mit denen die Bildqualität verbessert werden kann, indem Spannungsschwankungen an den Pixelelektroden weitgehend verhindert werden.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung erreicht, die ein erstes Substrat mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Gate- Leitungen, Datenleitungen, Dünnschichttransistoren und Pixelelektroden; ein zweites Substrat mit mehreren darauf ausgebildeten gemeinsamen Elektroden, deren Anzahl gleich der Anzahl der Gate-Leitungen ist und die zeilenweise organisiert sind; ein Flüssigkristallmaterial, das zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingeschlossen ist; und eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, die jeweils an die gemeinsamen Elektroden angeschlossen sind, um jeweils eine gemeinsame Spannung an die gemeinsamen Elektroden zu schalten.

Zur Lösung der Aufgabe hinsichtlich des Betriebsverfahrens weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Mehrzahl von zeilenweise organisierten gemeinsamen Elektroden aufweist, folgende Schritte auf: an jede der gemeinsamen Elektroden wird bei einer ansteigenden Flanke eines Gate-Signalimpulses der Zeile eine gemeinsame Spannung angelegt; und die gemeinsame Spannung wird unmittelbar vor einer abfallenden Flanke des Gate-Signalimpulses abgetrennt.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnung naher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Stromlaufplan einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein System von Trennsignaltreibern und Schalteinrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 Verläufe einer Pixelelektrodenspannung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 5 einen Stromlaufplan einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild für einen Teil einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 den Spannungverlauf an einer Pixelelektrode der in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung; und

Fig. 8 ist ein Ersatzschaltbild für eine Pixelelementzone der in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 ersichtlich, weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine untere Scheibe 30, eine obere Scheibe 40 und ein zwischen der oberen und der unteren Scheibe 30 bzw. 40 eingeschlossenes Flüssigkristallmaterial 50 auf. Die untere Scheibe 30 weist eine Mehrzahl von Gate- Leitungen N₁ bis N_n, die in vorbestimmtem Abstand voneinander in einer Richtung verlaufend angeordnet sind; eine Mehrzahl von Datenleitungen D₁ bis D_n, die in vorbestimmtem zweiten Abstand voneinander in einer zu den Gate-Leitungen N₁ bis N_n senkrechten Richtung verlaufend angeordnet sind; und eine Mehrzahl von Pixelelementzonen auf, die im Bereich der Kreuzungsstellen der Gate-Leitungen N₁ bis N_n und Datenleitungen D₁ bis D_n ausgebildet sind. Die obere Scheibe 40 weist mehrere gemeinsame Elektroden E₁ bis E_n; eine Mehrzahl von Drei-Zustands-Trennkreisen B₁ bis B_n, die an je eine der gemeinsamen Elektroden E₁ bis E_n angeschlossen sind; und eine Treiberschaltung 1 zur Ausgabe von Signalen an die Drei- Zustands-Trennkreise B₁ bis B_n zur Abtrennung der jeweiligen gemeinsamen Spannung auf, wodurch die gemeinsamen Elektroden E₁ bis E_n in Schwebezustand (Floating-Zustand) gelangen. Die Anzahl der gemeinsamen Elektroden E₁ bis E_n ist gleich der Anzahl der Gate-Leitungen, und die Elektroden E₁ bis E_n sind - entsprechend der Gate-Leitungen - ebenfalls zeilenweise ausgebildet und organisiert. Die Drei-Zustands-Trennkreise B₁ bis B_n dienen dazu, die gemeinsame Spannung an die jeweilige gemeinsame Elektrode zu schalten. Die Treiberschaltung zur Ausgabe von Signalen zur Abtrennung der gemeinsamen Spannung dient dazu, an jeden der Drei-Zustands-Trennkreise B₁ bis B_n Trenn-Steuerimpulse abzugeben.

Fig. 5 ist ein Stromlaufplan einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnelt der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der ersten Ausführungsform, wobei aber zusätzlich Kondensatoren C_ST ausgebildet sind, indem die Pixelelektroden und die angrenzenden Gate-Leitungen einander überlappen. Wie bei den Kapazitäten C_LC in Fig. 1 ist der Ausgang des zugehörigen Drei-Zustands-Trennkreises B₁ bis B_n mit einer Seite eines Kondensators C_LC verbunden.

Ein Verfahren zum Betreiben der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läuft wie folgt ab.

Fig. 4 zeigt den Verlauf einer Pixelelektrodenspannung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

In diesem Fall besitzt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung unabhängige gemeinsame Spannungsanschlüsse, die jeweils mit einer gemeinsamen Elektrode für eine Pixelgruppe verbunden sind, die erhalten wird, indem ein Anzeigefeld durch die Anzahl der in ihm enthaltenen Zeilen (Reihen) dividiert wird. Das Verfahren zum Betreiben der Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht darin, die gemeinsamen Spannungssignale an die gemeinsamen Elektroden auf der oberen Scheibe über die Drei-Zustands- Trennkreise anzuschließen. Die Drei-Zustands-Trennkreise werden eingeschaltet, wenn das von der Treiberschaltung gelieferte Trennsignal auf niedrigem Pegel steht, und ausgeschaltet (wodurch ihr Eingang vom Ausgang getrennt wird), wenn das Trennsignal auf hohem Pegel steht.

Obwohl bei der offenbarten bevorzugten Ausführungsform Drei- Zustands-Trennkreise beschrieben werden, kann alternativ jedes beliebige zu dieser Funktion geeignete Bauelement, z. B. ein Transistor, verwendet werden.

Das Trennsignal, das niedrig wird, sobald der Gate-Impuls der zugehörigen Zeile hoch ist, und hoch wird, unmittelbar bevor der Gate-Impuls niedrig wird, öffnet den gemeinsamen Spannungsanschluß, unmittelbar bevor der Gate-Impuls zu fallen beginnt. Dies verhindert, daß die Datensignalladung, die im ersten Ausführungsbeispiel in der Flüssigkristall-Kapazität C_LC bzw. im zweiten Ausführungsbeispiel in der Kapazität C_ST + C_LC gespeichert ist, über den zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode befindlichen parasitäre Kondensator C_gs entweicht. Auf diese Weise kann die Spannungsschwankung ΔV_p der Pixelelektroden verhindert werden.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist am Ende eines Gate-Impulses der Abfall der Spannung V′_COM, d. h. des Ausgangssignals des Drei-Zustands-Trennkreises (der Spannung an der im Floating- Zustand befindlichen gemeinsamen Elektrode), gleich groß wie der Spannungsabfall an der Pixelelektrode. Da diese beiden Spannungen nach jedem Gate-Impuls relativ zueinander konstant bleiben, bleibt die Spannung zwischen der Pixelelektrode und der jeweiligen gemeinsamen Elektrode (d. h. die Spannung an dem Kondensator C_LC) ebenfalls konstant, so daß es nicht zu einer Verschlechterung des Bildes kommt.

Die oben beschriebene Flüssigkristallanzeigevorrichtung und das oben beschriebene Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeigevorrichtung haben die folgenden Vorteile.

Erstens kann die Bildqualität verbessert werden, da durch unmittelbar vor dem Abfallen des Gate-Impulses erfolgendes Abtrennen der gemeinsamen Spannung die Spannungsschwankung an den Anschlüssen des Flüssigkristalls verhindert wird, die auf den Kapazitätskoppelungseffekt zurückgeht, der von der zwischen den Gate-Elektroden und den Source-Elektroden wirkenden parasitären Kapazität ausgeht.

Zweitens kann das Öffnungsverhältnis verbessert werden, da keine Notwendigkeit besteht, einen Kondensator durch Überlappung der Pixelelektroden und der angrenzenden Gate- Leitungen zu bilden.

Der in der vorliegenden Offenbarung verwendete Ausdruck "Öffnungsverhältnis" bezieht sich auf das Verhältnis der Öffnungsfläche, d. h. der lichtdurchlässigen Fläche der Anzeigevorrichtung, zur Gesamtfläche der Anzeigevorrichtung. Das Öffnungsverhältnis ist ein Maß für den Wirkungsgrad der Anzeigevorrichtung.

Claims

1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung, mit einem ersten Substrat (30) mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Gate-Leitungen (N₁ bis N_n), Datenleitungen (D₁ bis D_n), Dünnschichttransistoren (10) und Pixelelektroden; einem zweiten Substrat (40) mit darauf ausgebildeten gemeinsamen Elektroden, deren Anzahl gleich der Anzahl der Gate-Leitungen ist und die zeilenweise organisiert sind; einem Flüssigkristallmaterial, das zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat eingeschlossen ist; und einer Mehrzahl von Schaltelementen (B₁, . . . , B_n), die an je eine der gemeinsamen Elektroden angeschlossen sind, um eine gemeinsame Spannung an die jeweilige gemeinsame Elektrode zu schalten.

2. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, mit einer an die Schaltelemente (B₁, . . . , B_n) angeschlossenen Treiberschaltung (1) zur Ausgabe von Signalen zur Abtrennung der gemeinsamen Spannung von der gemeinsamen Elektrode, wobei die Treiberschaltung Trenn-Impulse an die Schaltelemente legt, um diese zu steuern.

3. Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der jedes Schaltelement ein Drei-Zustands-Trennkreis ist.

4. Verfahren zum Betreiben einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Mehrzahl von zeilenweise organisierten gemeinsamen Elektroden aufweist, deren Anzahl gleich der Anzahl von Gate-Leitungen (N₁ bis N_n) ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
an jede der gemeinsamen Elektroden wird unmittelbar vor einer ansteigenden Flanke eines Gate-Signalimpulses der Zeile eine gemeinsame Spannung angelegt;
und die gemeinsame Spannung wird unmittelbar vor einer abfallenden Flanke des Gate-Signalimpulses abgetrennt.