CN1379387A - 用于显示运动画面的保持型显示单元 - Google Patents

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Abstract

一种固定LCD单元,包括一个像素阵列,该像素阵列包括第一组把每个场内的高亮度状态传递为稳定亮度状态的高亮度像素和第二组不传递这种高亮度状态的低亮度像素。每个场内第一组的平均亮度采用用于第一组的每个像素所希望的亮度。LCD单元的这种结构消除了在移动画面中观看到的移动物体的拖尾。

Description

用于显示运动画面的保持型显示单元
发明领域
本发明涉及用于显示运动画面的保持显示单元(保持型显示单元)，更具体地，涉及诸如用于显示运动画面的保持LCD单元之类的保持型显示单元。本发明还涉及使用保持型显示单元的显示器、光阀和投影装置。
现有技术的说明
近年来，扭转向列(TN)模式的LCD器件一般被用作典型的LCD器件。该TN模式的LCD器件被分类为两种模式：有源矩阵模式，诸如TN-TFT，其中在显示单元的每个像素中设置有薄膜晶体管(TFT)开关；以及超扭转向列(STN)模式。尽管STN模式在对比度和与TN-TFT模式相关的视角方面的特性有改进，其缺陷在于响应速度低。从而，STN模式显示单元不适合于显示运动画面。STN模式还具有比现在商业应用中使用更频繁的TN-TFT模式的图像质量差的缺点。
在上述环境中，已经开发了用于改善视角依赖性的技术并且现在用在了实际产品中。这样，高性能LCD器件的主流是使用TN模式并辅之以补偿膜、平面内开关模式以及使用多畴垂直对准技术的TFT有源矩阵模式。
在上述的有源矩阵模式的LCD器件中，图像信号的更新周期为60Hz，以实现正和负的更新各为30Hz，从而单个场具有大约16.6毫秒。因此，正和负场之和(称为帧)具有大约33.3毫秒。要注意的是，目前LCD器件的响应速度至多在这个帧时间的左右。因此，如果用LCD器件显示诸如运动画面、计算机图形或高速游戏画面的的图像信号，则要求LCD器件实现比达到该帧时间更高的响应速度。
已经研究了各种技术以实现LCD器件的高速模式。用于获得LCD器件的更高速度操作的技术分为两种主流，一种是针对如上所述的使用更高速度的向列液晶(LC)，而另一种是针对使用具有自然极化和更高的响应特性的碟状结构LC。
第一种针对更高速度向列LC的主流技术尝试了如下技术：减少单元间隙以增加每个施加电压的电场；向LC层施加更高的电压以增加电场，由此推进或帮助LC层的状态变化；减少LC的粘度；和采用被认为是在本质上达到更高速度的特定模式。通过使用这些技术，LCD单元已经实现了当前的数毫秒的响应时间
作为这样的例子，有场顺序显示模式和光学补偿的双折射模式，它们实现了2至5毫秒的响应时间。在Nikkan Kogyou News Paper，1998年7月，第8-12页，和“SID’94 Digest”第927-930页中介绍了这种技术。通过使用这些技术，达到了在2至5毫秒之间的响应时间。
在第二种主流技术中的具有自然极化的碟状结构的LC的例子包括表面稳定的铁电液晶(SSFLC)，在那些例子中间它是最普遍的并且已用在实际产品中。SSFLC被报告具有大约100微秒(μs)的响应时间。通过具有三种稳定状态的反铁电LC也可以得到相似的响应时间。另外，使用变形的螺旋铁电LC、无阈值反铁电LC、和使用electroclinic效果的LC在模拟显示格式中也实现了在数毫秒和数十微秒之间的更快的响应时间。
但是，据报告，这些更高速度的LC还不能以足够的图像质量来显示运动画面。认为这是由于LCD单元的显示原理所造成的。应当注意除LCD单元以外的显示单元如CRT单元发出自己的光用于自发光的显示，而LCD单元通过使用LCD层的快门功能来显示图像，该功能通过传输或反射来发出或挡住入射的光。
在CRT单元的操作中，电子束被照射到用于荧光的磷上。荧光部件的寿命取决于磷和CRT单元的目的。例如，在诸如雷达等持续长久的示波器中，一般用具有长达数百毫秒的长时间荧光的磷，在该时间段中光强度减至其初始光的10％。另一方面，在飞点式(flying-spot)扫描管中，通常使用荧光时间短至100纳秒的磷。在用于显示运动画面的CRT单元中，使用荧光时间短的磷。
图1显示了这种用于显示运动画面的CRT在每个场中发光的时序图，其中只在每个场的初始持续阶段具有较高的辉度，并且在每个场的后续过程中辉度显著减小，显示出脉冲型的发光。
另一方面，LCD器件的快门模式允许辉度在每个场中是恒定的，以得到保持型的发光，如图2所示。在图2中，实线表示理想的高速响应，而虚线表示实际的低速响应的情况，说明了保持型的发光。
在例如LCD论坛会议汇刊的题为“从运动画面的角度看LCD单元取代CRT显示器市场”，1998年8月8日，第1-6页，以及第62届Joint Society会议1998年11月20日，第1-5页，由Intelligent OrganicMaterial of LC material(LC材料的智能有机材料)的分部主持的、在142 Committee of Organic Material Division of Jpn.Science PromotionInstitute(日本科学促进研究会有机材料第142届委员会)的发言中，对脉冲型发光和保持型发光就它们的显示性能进行了研讨。这些发言包括对脉冲型显示器和保持型显示器的说明，显示了运动的字符是如何在它们之间不同地被观察到的。该说明结合在本文中并在作了一些微小的改动之后示于图3A和3B。
图3A和3B各显示了人眼对屏幕上显示的运动画面的观察结果，其中字符(或对象)“A”在箭头方向上即向右移动。图3A和3B分别对应于CRT单元和LCD单元。
在CRT单元中，如图3A所示，字符A在瞬间显示在屏幕的第一位置，在下一瞬间消失，下次在离开第一位置的第二位置再次出现，并再在下一瞬时消失。在具有高速响应的LCD单元中，如图3B所示，字符A出现在屏幕的第一位置上，停留在第一位置直到下一扫描周期，在该下一扫描周期迅速从第一位置移动到第二位置，并停留在该第二位置直到再下一个扫描周期。
当人眼随着字符A在CRT单元上的运动而跟踪它时，如图3A所示，人眼仅在该字符发光时才看到它，而人眼往往是跟踪以恒定速度运动的字符的。这允许字符有自然的移动。另一方面，当人眼随着字符在LCD单元上的移动而跟踪它时，如图3B所示，人眼在第一位置看到该字符一会儿，而人眼往往是跟踪以恒定速度运动的字符的。这使得观察到字符好象是在人眼的视网膜上向着与该字符移动方向相反的向左的方向移动。因此，会看到该字符有一个拖尾，从而妨碍清楚地看到字符。
在对人眼观察的分析中，注意到单有响应时间的改善是不足以实现保持型LCD单元对移动图像的适当显示的，而且该改善应当伴随有特定的保持方案。考虑该特定的保持方案包括缩短发光的保持时间、以及使发光位于字符移动的轨迹附近的构造。
可以通过在具有π-单元结构的使用补偿板的高速LCD单元中周期性地接通和关断背光光源的技术，来实现保持时间的缩短。该技术在如上所述的LCD研究会论坛的汇刊，第20-23页中说明。另外的用于减少保持时间的技术是背光光源正常地接通，而在其中插入复位的状态。这种缩短方式在LCD研究会论坛的同一期汇刊，第5-6页中也有说明。
总之，如上所述，现有技术的第一个问题是保持型LCD单元从本质上降低了移动画面的图像质量。
第二个问题是象周期性地切换或复背光这样的快门模式产生了复杂的结构，并且取得的效果有限，因为仅仅通过插入更长的黑暗时间来实现充分的改善。例如，为了在LCD单元中获得可与CRT单元相当的显示性能，单个场应当包括1毫秒长的明亮时间，其余时间为黑暗时间。在背光的周期性切换中，用于背光的具有高驱动电压的驱动电路难以在不提高成本的情况下以更高的频率工作。另一方面，在背光的复位中，仅仅通过LCD层的高速响应时间来达到充分的亮度。
发明概述
鉴于常规保持型显示单元的上述问题，本发明的目的是提供一种保持型显示单元，其能够抑制在保持型显示单元的屏幕上通常会看到的移动目标的拖尾现象。
根据本发明，提供了一种保持型显示单元，包括：显示板，其中限定有一个阵列的像素元件；驱动电路，与所述显示板相关联地设置，用于驱动所述像素元件；其中所述驱动电路根据所述像素元件的灰度等级把所述像素元件划分为具有高亮度的第一组和具有低亮度的第二组；其中所述第一组中的每个像素元件传递高亮度灰度等级以达到每个场内指定的灰度等级，所述第二组中的每个像素元件达到每个场内指定的灰度等级而不传递高亮度灰度等级。
根据本发明的保持型显示单元，通过更高亮度灰度等级以达到具有更高灰度等级的像素的指定灰度等级，使得移动图像的移动目标的拖尾消除，而不必使用复杂的驱动电路结构。
从下面参考附图的说明，可以对本发明的上述和其它的目的、特征和优点更加明了。
附图简述
图1是典型的CRT单元亮度相对于时间的概况。
图2是常规的LCD单元亮度相对于时间的概况。
图3A和3B是用于表示在CRT屏幕和LCD屏幕上分别由人眼到移动目标和移动画面关系的说明图。
图4是根据本发明实施例的保持型LCD单元的透射比相对于时间的概况。
图5A至5C各显示了在偏振片的透射轴和LC层双折射的方向之间的关系。
图6是在未使用补偿板的LC层的透射比和所施加电压之间的关系图。
图7是根据本发明实施例的有源矩阵保持LCD单元的像素单元的特效电路图。
图8是根据本发明另一实施例的有源矩阵保持LCD单元的像素单元的特效电路图。
图9是图4所示的LCD单元中的多晶硅TFT开关的剖视图。
图10是在根据本发明实施例的保持LCD单元中LC层透射比和所施加电压之间关系的图。
图11是根据本发明另一实施例的保持LCD单元像素区的俯视平面图。
本发明的优选实施例
现在，将参考附图更具体地说明本发明的优选实施例。其中相似的构成单元用相似的参考标号指定。
在根据本发明的LCD单元中，像素阵列的像素被分成在移动画面的每个场中具有较高灰度等级的第一组和具有较低灰度等级的第二组。
参考图4，实线显示在场中具有较高的亮度灰度等级的第一组像素透射比，而虚线表示具有由实线所示的透射比的像素的有效亮度。这里使用的术语“有效亮度”表示由人眼感觉到的亮度，人眼一般感觉到整个的像素亮度。第一组像素传递更高亮度灰度等级，而具有较低的亮度灰度等级的第二组像素不传递更高亮度灰度等级。
要注意，具有更高亮度灰度等级的像素的透射比在点“A”为零或最小值，在峰值点“B”迅速上升到最高透射比，并在点“C”降到较低的稳定透射比。也就是，像素传递比特定透射比高的透射比。另一方面，具有较低的亮度灰度等级像素的透射比逐渐上升而达到稳定的透射比，但不会传递比特定透射比高的透射比。
第一实施例的保持型LCD单元优选具有与LC层相关的偏振片(第二实施例)，或优选具有一对偏振片，其间夹有LC层(第三实施例)。在括号中指定的实施例是指具有特定的优选结构的实施例。
第二或第三实施例的保持LCD单元中的LC层优选具有一这样的响应特性，其中LCD层对奇数编号的电场功率的响应要比对偶数编号的电场功率的响应高。
第二或第三实施例的具有偏振片或一对偏振片的保持LCD单元中的LC层优选包括铁电LC(第五实施例)或反铁电LC(第六实施例)。
第二或第三实施例的具有偏振片或一对偏振片的保持LCD单元中的LC层优选包括具有electroclinic现象的LC衬底(第七实施例)。
第三至第七实施例之一中的保持LCD单元中的偏振片对具有彼此垂直地延伸的光轴(第八实施例)。
第二或第八实施例的保持LCD单元中的折射率椭圆体具有在衬底表面或平坦表面上的投影，该椭圆的投影具有较长的轴和较短的轴(第九实施例)。在第九实施例中，当具有特定极化的电场加到LC层时LC层的平面内转动方向与当施加具有相反极化的电场时LC层的平面内转动方向不同。
当不施加电场时，优选第九实施例的椭圆的长轴均等地划分在偏振片对的发射轴之间形成的角度，(第十实施例)。当施加具有特定偏振方向的电场时，LC层的长轴转向一对偏振片之一的光轴，而当施加具有相反偏振方向的电场时，LC层的长轴转向一对偏振片中另一个的光轴。
参考图5A至5C，其显示了在由构成纵坐标和横坐标的两个偏振片的发射轴(光轴)定义的坐标上LC层的双折射平均方向。该双折射平均方向由投影到衬底表面上的折射率椭圆体的投影所示出。如所示的那样，两个偏振片的发射轴彼此垂直延伸，并且虚线将在发射轴之间形成的角度分割。
在图5A中，LC层的双折射平均方向的长轴与偏振片之一的发射轴对齐。这使得LCD单元可以显示发光最小的黑色等级。在图5B中，双折射平均方向的长轴在均等分割纵坐标和横轴之间、即在偏振片的发射轴之间形成的角度的方向上。这使得LCD单元可以显示发光最大的白色等级。在图5C中，双折射平均方向的长轴在图5A所示的相反方向转动之后在横轴附近。这使得LCD单元可以显示处于图3A和3B中的等级之间的灰度等级。
从图5A的状态经过图5B的状态到图5C的状态的灰度改变对应于图4中透射比概况所示的从A点经过B点到C点。电场的特定极性与图5A对应，而电场的相反极性与图5B对应。
通过调整偏振片的方向和LC层以及调整电场的极化，LCD单元具有理想的性能。
第二或第八实施例的保持LCD单元中的折射率椭圆体优选具有在衬底表面的投影，其为具有长轴和短轴的椭圆形(第十一实施例)。在该实施例中，当施加具有特定极化方向的电场时，LC层的长轴在一个平面内转动，而当施加具有相反极化方向的电场时，该长轴几乎不在平面内转动。
第十一实施例的LCD单元的LC层在投影到衬底表面上的折射椭圆体的投影中优选具有特定的长轴特性(第十二实施例)。该特定的特性是LC层的长轴与当不施加电场或施加具有特定极性的电场时偏振片对之一的发射轴方向对齐，而当施加具有相反极性的电场时长轴转向偏振片对中另外一个的发射轴。
第二或第三实施例的保持LCD单元中的LC层可以具有特定的特性，其中LC层对偶数编号的电场功率的响应大于该LC层对奇数编号的电场功率的响应(第十三实施例)。奇数编号的电场功率包括第一、第三、第五…个功率，而偶数编号的电场功率包括第二、第四、第六…个功率。
第二或第三实施例的保持LCD单元具有向列型LC作为LC材料(第十四实施例)。第二或第三实施例的保持LCD单元中的LC层还可以具有cholestric LC(手征向列LC)作为LC材料(第十五实施例)。
在第十三实施例或第十五实施例中的保持LCD单元中的偏振片对优选具有彼此垂直地延伸的光轴(第十六实施例)。
第二或第十六实施例的保持LCD单元中LC层的折射率椭圆体可以具有在衬底表面的投影，该投影为具有长轴和短轴的椭圆(第十七实施例)。在该实施例中，当不施加电场时椭圆的长轴与偏振片对之一的发射轴方向对齐，而当施加具有相反极性的电场时长轴转向偏振片对中另外一个的发射轴。
第二或第三实施例的保持LCD单元中优选具有改变LC层传输电压特性的光学补偿板(第十八实施例)。
第十八实施例中的保持LCD单元的光学补偿板优选使用较高的电压范围用于显示操作(第十九实施例)。下面将说明第十八和十九实施例的保持LCD单元的操作。
参考图6，其显示了在保持LCD单元中相对于所施加电压的透射比。实线“D”表示不包含光学补偿板的典型的保持LCD单元中的透射比特性。通过在典型的保持LCD单元中加入光学补偿板，可以改变与电压有关的透射比特性以得到诸如“E”和“F”的透射比特性，其中亮度的峰值分别移向较低电压范围和较高电压范围。例如，通过控制施加电压，在透射比特性“E”中，可以得到由图4中的实线和虚线所示的相对于时间的透射比概况。
第十九实施例中的保持LCD单元特别适合于高速的响应。通过使用峰值移向较高电压范围的透射比特性“F”，可以在第十九实施例中的保持LCD单元中实现高速响应。
第二和第三实施例的保持LCD单元优选具有这样的像素，其中平行电阻与在此称为LC电容的LC层并联(第二十实施例)，如图7所示。
有源矩阵LCD单元具有用于在LC电容35中储存电荷的TFT开关34。储存在LC电容35中的电荷通过平行的电阻36放电，结果使LC层朝向改变。通过允许LC朝向由于放电而造成的改变减小透射比，可以执行第二和第三实施例的操作。
在第二十实施例的LCD单元中，由平行电阻36和LC电容35定义的RC时间常数优选相当于单场周期或更小(第二十一实施例)。
在第二或第三实施例的LCD单元中，优选在LC层中注入或加入离子(第二十二实施例)。
在第二实施例的LCD单元中，优选由离子密度以及扩散系数所决定的时间常数与单个场周期相当或更小(第二十三实施例)。
在第二十三实施例的LCD单元中，阳离子和阴离子在离子电荷与离子数目的乘积上具有近似相同的值，因此LC层为电中性的(第二十四实施例)。
在第二十二到第二十四实施例中之一的实施例中，可以通过离子而不是并联电阻器来实现与第二十或第二十一实施例的构造相类似的构造。
在第一到第二十四实施例中的一实施例中，可以提供象TFT开关这样的开关来驱动像素(第二十五实施例)。
在第二十五实施例中，开关会在像素的保持周期内把电荷引到具有指定时间常数的像素的LC电容器上(第二十六实施例)。
在第二十六实施例中，在像素的保持周期内，开关的接线端之间更高的电压允许开关引入更多的电荷(第二十七实施例)。
在第二十五实施例中，可以如图8所示把串联电阻器与电源线之间的像素电容器或LC电容器串联(第二十八实施例)。图8显示了有效矩阵LCD单元的情况，开关34在除了有源矩阵LCD单元以外的LCD单元中并不是必要的。
在第二十八实施例的操作中，像素的驱动是通过开关34给LC电容器35充电来执行的(在有效矩阵LCD单元的情况下)，但是电荷也是通过具有指定时间常数的串联电阻器36引入的。电荷的引入改变了LC的方向。通过允许由于电荷引入而造成LC方向变化来降低LC层的透射比，可以实现第二和第三实施例的操作。
在第二十八实施例中，串联电阻器的电阻可以在TFT开关的导通电阻和关断电阻之间(第二十九实施例)。
在第二十九实施例中，保持型显示单元可以是自发光单元，如CRT和电致发光显示单元(第三十实施例)。
第一到第三十实施例中的显示单元可被用做监视器、光阀和投影仪。
参照图9，制造了本发明LCD单元的第一个实际例子，它包括一个像素元件的阵列，每个像素元件包括一个多晶硅TFT开关。如图10所示，LC层的透射比与所加电压之间存在V形特性曲线关系。LCD单元按如下方式制造。
在玻璃衬底10上形成硅的氧化膜11，然后在其上生长非晶硅膜。接下去，对非晶硅膜进行受激准分子退火(excimer annealing)把它变为多晶硅膜12。之后进一步生长100埃厚的氧化硅膜13，然后对其进行构图以在膜内形成开口。在形成了用于LDD区的光刻胶掩模之后，通过把磷离子引入多晶硅膜12而在多晶硅膜12内而形成源极/漏极区。
在生长了另一层硅氧化膜13之后，在其上连续生长微晶硅(μ-c-Si)和硅化钨(WSi)，之后对微晶硅和硅化钨进行加工而形成栅电极14。然后通过把磷离子引入通过光刻胶掩模而形成LDD区15。此后，连续生长氧化硅膜和氮化硅膜17，紧接着对其进行构图而形成接触孔，溅射铝和钛，再对其进行构图而形成源/漏电极16。在淀积了氮化硅膜17之后，在其中形成用于接触栓塞的开口。最后，形成ITO膜并对其加工而形成透明像素电极18，由此便获得了具有如图9所示结构的TFT阵列。
在玻璃衬底上形成一个像素阵列，每个像素都包括一个TFT，其激励电路形成于玻璃衬底外面的单晶衬底上。把柱状物的阵列形成于一个计数器板之上，其中计数器板中形成有计数器电极和Cr屏蔽掩模图形，然后把上面所制造的TFT板与计数器板相对放置。该柱状阵列的高度为1.8微米，具有保持两个板之间的间隙以及抵抗外部冲击的隔离物的作用。
把计数器板用于像素阵列区域以外的区域涂上紫外线处理的密封树脂。在把两块板键合在一起之后，在其之间注入LC。碟状液晶分子LC被用做LC材料，其透射比与所加电压之间呈V形特性曲线关系，以实现连续灰度等级显示。所使用的LC材料为无域值反铁电LC，它具有如图10所示的特性曲线，该特性曲线是在实验测试中得到的，在该实验中LC被夹在一对放置于交叉的nicol棱镜中的偏振片之间，以便LC在不加电压时能显示出黑色等级。
在实际实施例中，偏振片会展示出与实验有所不同的如图5A到图5C所示的功能。这些实施例包括第三、第四、第六、第八到第十和第二十五实施例。
在上面的实施例中，信号处理电路不同于常规LCD单元中的普通信号处理电路。更具体一些来说，该信号处理电路会在更高亮度灰度等级中产生一个信号，该信号在每次场变化时反转所加电压的极性，由此透射比由更高的水平到达稳定水平。该信号处理电路还会在更低亮度灰度等级中产生一个信号，该信号继续保持取决于先前极性的所加电压的极性，由此保持更低的亮度。
在上述的信号处理中，可以实现脉冲响应以除去LCD屏幕上移动目标的拖尾。另外还可以实现更高的对比度，因为更低的亮度停留于更低的电平上。
在本例中，使用了包括从最小亮度的第0级到最大亮度的第255级的256种灰色等级，其中高亮度等级组和低亮度等级组由介于第63级和第64级灰色等级之间一个级划分。该划分等级并不局限于此特定的等级，它应当根据LC材料的显示特性、信号处理电路的复杂程度、显示的观察结果等因素来确定。在我们的实验中，即使划分级被设置于第254级灰度等级和第255级灰度等级之间，除去移动目标拖尾的效果也比常规LCD单元更令人满意。这被认为是拖尾现象在高亮度时最容易引起人眼的注意的事实的结果。
除了信号处理部分的构造和操作之外，本发明的第二个例子与第一个很相似。更具体一些来说，在第二个例子中，鉴于在低亮度等级持续之后显示信号的直流分量会造成LCD屏幕的电过热，所以由对低亮度等级的帧的数目计数的计数器来反转信号极性。之所以如此是因为低亮度等级使用本发明LCD单元中的单极以不透过高亮度等级，这与用于LCD单元的普通AC驱动不同。这种结构提高了LCD单元的寿命。
第三个实际例子使用与第二个实际例子相类似的计数器。除了计数器以外，第三个实际例子还使用电压积分器，用于在对信号电压进行积分后决定信号极性的反转。该电压积分器与帧存储器相关，帧存储器用于积分用于每个像素的信号电压。例如，假定正的第0级灰度等级以+5V持续四个帧，接下去负的第63级灰度等级以-3V持续4个帧，积分器计算的积分电压为+8V。这就产生了一个具有正极性的直流分量。因此，就不会反转极性，负极性在这种情况下就会继续而不考虑计数器的计数。
在本例中，可以除去直流分量，但是要考虑用于直流分量的实际值。因此，第三个例子与第二个例子相比延长了使用寿命。在上面的例子中，积分是对每个像素执行的。但是，积分还可以对包含几个像素例如包含四个相邻像素的区域执行。积分还可以对整个显示区域执行。
第四个实际的例子除了与第一或第二个例子相同的构造外，还使用背光的周期性开启，其中背光与用于具有低亮度级的像素的极性反转同步开启和断开。使用这种构造是因为由于传递高亮度状态，极性反转倾向于降低对比度。通过在极性反转过程中使用背光的暗状态，就可以避免光的泄露，由此获得极好的对比度。
在第一到第四个例子中，使用的LC材料为无域值反铁电LC。但是，也可以使用其他LC材料，如铁电LC，反铁电LC和electroclinicLC材料，以及具有极小间距绕组的短间距LC材料，由高分子所稳定的稳定LC材料，单稳定LC铁电材料或任何透射比与所加电压成V形特性曲线关系的LC材料。
第五个实际例子使用以板内开关(IPS)模式操作的向列LC。这种LC材料在室温下使用时具有较差的响应。本发明令人满意的高响应可以在高温同时使用IPS模式的情况下获得。第五个例子与上面的例子相类似还可以令人满意地显示移动画面。在本例中，电极具有倾斜的L字母的形状。典型IPS模式的LCD单元在斜对着看时会遭受所不希望的着色。这种特定的电极结构可以除去着色而获得宽视角。这种优点可以由未来的高速LC材料和高速驱动技术、而不是象本例中所使用的高温来实现。
第六个实际的例子把本发明应用于具有补偿板的LCD单元，该补偿板与称为π-单元的光补偿双折射相关。这种结构可以获得更宽的视角。
在本例中，可以改变补偿板的结构以获取补偿式π-单元结构模式。实验上制造的第六个例子包括由溅射的Cr制成的480条栅极总线和640条漏极总线，其中总线的宽度为10微米，栅极绝缘薄膜由氮化硅膜(SiNx)制成。每个像素为330微米长，110微米宽，并且包括一个非晶TFT，公共电极由溅射的ITO(铟锡氧化物)制成。
参照图11，第六个例子的LCD单元包括一个像素阵列，多条沿列方向延伸的漏极总线20和多条沿行方向延伸的栅极总线22，其中阵列中的每个像素包括一个像素电极23和一个TFT 21。该LCD单元按如下方式制造。
TFT板通过在玻璃衬底上形成一个TFT阵列而制成。包括Cr防护膜图形的计数器板形成于玻璃衬底之上，利用着色技术形成一个滤色器阵列。每个滤色器的厚度为1.5微米，它们形成4.5微米厚的过滤结构，通过排列三个主滤色器该过滤结构具有不均匀的表面。在滤色器结构上涂一层透明树脂以达到6微米的总厚度，然后把计数器板与TFT板相对放置。
把聚酰胺酸涂在TFT衬底和计数器衬底上，然后在200℃烘烤以在各个板上形成聚酰胺取向膜。然后利用直径为50毫米并且用人造丝制成的缓冲布缠绕的滚筒平行碾压聚酰胺取向膜的表面。滚筒的转速为600转/分，在聚酰胺膜上的移动速度为400毫米/秒，两次碾压操作中的每一次的压缩量为0.7毫米。利用接触步进表测得聚酰胺取向膜的厚度大约为500埃，利用晶体旋转技术测得所造成的LC层的预倾斜角为7度。
在所形成的TFT板和计数器板中的一个上用紫外线固化密封树脂涂覆，在树脂中分散有直径为6微米的柱状玻璃杆隔离物。两块板彼此相对放置，并使得两块板上的碾压方向互相平行，接下去用紫外线的无接触照射来固化密封树脂，由此获得间隙为6微米的复合板。在间隙中充满向列LC材料。
把所形成的板与设计具有光补偿性双折射显示模式的补偿板相连从而获得最终的LCD板，这种补偿板在“SIOD 94 Digest”第927到930页中进行了描述。把LCD单元与LC驱动器相连以获得固定LCD单元，它实现了高速响应和宽视角。通过改变补偿板的排列方式以及驱动信号，LCD单元可以具有根据本发明的实施例的构造。
如上所述，本实施例的LCD单元通过以下方式改变了移动物体的图象：除去或减轻移动物体的尾巴，传递高亮度状态以在每个场内实现一个稳定的亮度状态，并且每个场内的平均亮度对应于所希望的水平。
另外，LCD单元通过使用用于信号电压极性反转的计数器等防止了LCD屏幕的的电过热。
因为对上面的实施例的描述仅仅是为了举例，因此本发明并不局限于上述实施例，只要不脱离本发明的范围，本领域内的普通技术人员很容易就可以进行各种各样的修改或改变。

Claims (36)

1.一种保持型显示单元，包括：显示板，其中限定有像素元件阵列；驱动电路，与所述显示板相关地设置，用于驱动所述像素元件；其中所述驱动电路根据所述像素元件的灰度等级把所述像素元件划分为具有高亮度的第一组和具有低亮度的第二组；其中所述第一组中的每个像素元件传递高亮度灰度等级以达到每个场内指定的灰度等级，所述第二组中的每个像素元件达到每个场内指定的灰度等级，而不传递高亮度灰度等级。
2.如权利要求1所述的保持型显示单元，其特征在于，所述第一组中的所述每个像素元件在每个场内具有平均的灰度等级，该灰度等级等于所希望的灰度等级。
3.如权利要求1所述的保持型显示单元，其特征在于，所述显示板为具有LC层的LCD板。
4.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LCD板与偏振片相关联。
5.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LCD板夹在一对偏振片之间。
6.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层对奇数编号的电场功率的响应程度高于对偶数编号的电场功率的响应程度。
7.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括一种铁电LC材料。
8.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括一种反铁电LC材料。
9.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括一种electroclinicLC材料。
10.如权利要求5所述的保持型显示单元，其特征在于，所述偏振片具有相互垂直延伸的光轴。
11.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层具有一个折射率椭圆体，它在衬底表面上投影出一个椭圆，所述椭圆具有在施加了第一极性的第一电场时在第一方向旋转的长轴。
12.如权利要求11所述的保持型显示单元，其特征在于，在施加了一个与所述第一极性相反的第二极性的第二电场时，所述长轴在与所述第一方向相反的方向旋转。
13.如权利要求12所述的保持型显示单元，其特征在于，在没有施加电场时，所述长轴平分所述极化电极对的光轴之间形成的角。
14.如权利要求11所述的保持型显示单元，其特征在于，在施加了具有与所述第一极性相反的第二极性的第二电场时，所述长轴几乎不旋转。
15.如权利要求14所述的保持型显示单元，其特征在于，在没有施加电场和施加了所述第二电场时，所述长轴与偏振片对中的一个偏振片的光轴对齐。
16.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层对偶数编号的电场功率的响应程度高于对奇数编号的电场功率的响应程度。
17.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括一种向列LC材料。
18.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括一种手征性向列LC材料。
19.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层夹在一对具有相互垂直地延伸的光轴的偏振片之间。
20.如权利要求17，18和19中的一个所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层具有一个折射率椭圆体，它在衬底表面上投影出一个椭圆，所述椭圆具有与所述偏振片对中的一个偏振片的光轴对齐的长轴，在施加了具有第一极性的第一电场时所述长轴向所述偏振片对中的另一个偏振片的光轴旋转。
21.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LCD板与一个光补偿板相连，所述光补偿板具有改变所述LC层相对于所施加电压的透射比特性的功能。
22.如权利要求21所述的保持型显示单元，其特征在于，所述光补偿板允许所述LC层在高电压范围内工作。
23.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，电阻与所述LC层并联电连接。
24.如权利要求23所述的保持型显示单元，其特征在于，所述电阻和所述LC层定义了一个与单个场的时间相当或更小的RC常数。
25.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括混合的离子。
26.如权利要求25所述的保持型显示单元，其特征在于，由离子密度和所述LC层的扩散系数所定义的时间常数与单个场的时间相当或更小。
27.如权利要求26所述的保持型显示单元，其特征在于，所述LC层包括正离子和负离子，它是电中性的。
28.如权利要求3所述的保持型显示单元，其特征在于，每个所述的像素元件都包括一个开关。
29.如权利要求28所述的保持型显示单元，其特征在于，每个像素单元在所述每个像素单元的保持周期内都以一指定的时间常数接收电荷。
30.如权利要求29所述的保持型显示单元，其特征在于，在相关像素元件的保持周期内，所述开关会以与加在所述开关两端的电压相对应的速率把电荷引入所述相关的像素元件中。
31.如权利要求28所述的保持型显示单元，其特征在于，电阻器与所述LC层串联连接。
32.如权利要求31所述的保持型显示单元，其特征在于，所述电阻器的电阻介于所述开关的导通电阻和关断电阻之间。
33.如权利要求1所述的保持型显示单元，其特征在于，所述显示板是自发光板。
34.如权利要求1所述的保持型显示单元，其特征在于，所述显示板为一种监视器显示单元。
35.如权利要求1所述的保持型显示单元，其特征在于，所述显示板为一种光阀。
36.如权利要求35所述的保持型显示单元，其特征在于，所述光阀实现了投影装置。
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