DE3884099T2

DE3884099T2 - Farbeanzeige.

Info

Publication number: DE3884099T2
Application number: DE88306901T
Authority: DE
Inventors: Hidefumi Yamaguchi
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1987-08-06
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2008-07-28
Also published as: EP0302653A3; EP0302653B1; CA1309521C; DE3884099D1; US4986637A; JPS6455582A; JPH0444249B2; EP0302653A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Farbanzeige mit Bildelementen in drei verschiedenen Farben in wiederkehrender Anordnung, welche unabhängig gesteuert werden können.
Bisher erfolgte das Anzeigen von Farben durch Anordnung von Bildelementen in drei verschieden Farben, d. h. in roten, grünen und blauen Bildelementen, auf einer Anzeigekonsole und durch Steuerung der Lichtübertragung oder der Lichtaussendung von jedem Bildelement. Genauer gesagt, besteht ein Anzeigeelement aus aneinandergrenzenden roten, grünen und blauen Bildelementen. Wenn sich zum Beispiel nur das rote Bildelement im Lichtübertragungsmodus (oder Aussendungsmodus) befindet, wird rot angezeigt, und wenn sich nur die roten und blauen Bildelemente im Lichtübertragungsmodus (oder Aussendungsmodus) befinden, wird purpur angezeigt.
Verschiedene Anordnungen von roten, grünen und blauen Bildelementen wurden vorgeschlagen. Diese früheren Anordnungen werden mit Bezug auf Fig. 9 bis Fig. 14 in den beiliegenden Zeichnungen erörtert, in denen
Fig. 9 eine schematische Darstellung eines bekannten Farbbildelementrasters zeigt;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines weiteren, bekannten Farbbildelementrasters zeigt;
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines weiteren, bekannten Farbbildelementrasters zeigt;
Fig. 12 ein Muster eines Anzeigediagramms mit Zeichenmuster zeigt, die erzeugt werden, wenn die Anzeige durch Bildelemente in einer einzigen Farbe auf einer Farbanzeige erfolgt, die das Farbelementraster von Fig. 9 hat;
Fig. 13 ein Muster eines Anzeigediagramms mit Zeichenmuster zeigt, die erzeugt werden, wenn die Anzeige durch Bildelemente in einer einzigen Farbe auf einer Farbanzeige erfolgt, die das Farbelementraster von Fig. 10 hat; und
Fig. 14 ein Muster eines Anzeigediagramms mit Zeichenmuster zeigt, die erzeugt werden, wenn die Anzeige durch Bildelemente in einer einzigen Farbe auf einer Farbanzeige erfolgt, die das Farbelementraster von Fig. 11 hat;
Fig. 9 ein Farbbildelementraster zeigt, das in Fig. 5 der japanischen, ungeprüft veröffentlichten Patentanmeldung JP-A-54-14119 (14119/79) (Anmeldungsnr. 52-80324 (80324/77)) und der japanischen, ungeprüft veröffentlichten Patentanmeldung JP-A-54-84997 (84997/79) (Anmeldungsnr. 53-117884 (117884/78)) beschrieben ist. Dieses hat Gruppen von drei Bildelementspalten, in denen in wiederkehrender Reihenfolge nur rote Bildelemente 102 in der ersten Spalte, nur grüne Bildelemente 104 in der zweiten Spalte und nur blaue Bildelemente (106) in der dritten Spalte angeordnet sind.
Fig. 10 ein Farbbildelement zeigt, das in Fig. 9 der japanischen, ungeprüft veröffentlichten Patentanmeldung JP-A-61-53684 (53684/86) (Anmeldungsnr. 59-175703 (175703/84)) beschrieben ist. In diesem Raster werden Bildelementspalten, die jeweils abwechselnd aus roten, grünen und blauen Bildelementen 202, 204 und 206 in vertikaler Richtung bestehen, um die Länge eines Bildelements, bezogen auf die angrenzende Spalte, verschoben, so daß es eine Reihe von roten, grünen und blauen Bildelementen 202, 204 und 206 in diagonaler Richtung gibt.
Fig. 11 ein Farbbildelementraster zeigt, das in Fig. 1 der zuvor erwähnten, ungeprüft veröffentlichten Patentanmeldung JP-A-61-53684 (53684/86) und in Fig. 2 der japanischen, ungeprüft veröffentlichten Patentanmeldung JP-A-59-9636 (9636/84) (Anmeldungsnr. 57-118258 (118258/82)) beschrieben ist. In diesem Raster werden Spalten, die jeweils abwechselnd aus einer Reihe von roten, grünen und blauen Bildelementen 302, 304 und 306 bestehen, im Verhältnis zueinander um die Länge von eineinhalb Bildelementen in vertikaler Richtung verschoben.
Wenn die monochrome Anzeige von rot, grün oder blau unter Verwendung des bekannten, in Fig. 9 abgebildeten Farbbildelementrasters durchgeführt wird, obwohl eine vertikale Linie kontinuierlich ist, wie Fig. 12 zeigt, werden sowohl eine horizontale Linie (Fig. 12 (a)) als auch eine schräge Linie (Fig. 12 (b)) zu grob unterbrochenen Linien. Auch wenn eine große Fläche als weiß angezeigt wird (d. h. rote, grüne und blaue Bildelemente befinden sich alle im Lichtübertragungsmodus), werden vertikale Streifen festgestellt.
Wenn die monochrome Anzeige von rot, grün oder blau unter Verwendung des zuvor, in Fig. 10 abgebildeten Bildelementrasters durchgeführt wird, bildet sich aus einer vertikalen Linie ein Satz schräger Linien und aus einer horizontalen Linie eine unterbrochene Linie, wie Fig. 13 (a) zeigt. Auch hat eine schräge, wie in Fig. 13 (b) abgebildete Linie, die sich nach links neigt, ein anderes Anzeigemuster als eine schräge Linie, die sich nach rechts neigt.
Wenn die monochrome Anzeige von rot, grün oder blau unter Verwendung des bekannten, in Fig. 11 gezeigten Bildelementrasters durchgeführt wird, obwohl eine horizontale Linie dichter ist als jene, die bei Verwendung eines der Farbbildelementraster aus Fig. 9 und Fig. 10 erzielt wird, hat eine vertikale Linie eine Zickzack-Form, wie Fig. 14 (a) zeigt. Auch hat eine schräge, wie in Fig. 14 (b) abgebildete Linie, die sich nach links neigt, ein anderes Anzeigemuster als eine schräge Linie, die sich nach rechts neigt.
Diese Erfindung versucht, eine Farbanzeige bereitzustellen, die bei horizontalen, vertikalen und schrägen Linien fast immer die gleiche Anzeigequalität haben kann, wenn die Farbanzeige unter Verwendung irgendeines der drei verschiedenfarbigen Bildelemente durchgeführt wird und keine Streifen festgestellt werden, selbst wenn sich alle drei verschiedenfarbigen Bildelemente im Lichtübertragungs- oder Lichtaussendemodus befinden.
Eine Farbanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Anspruch 1 definiert.
Wie die Erfindung ausgeführt werden kann, wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Farbbildelementrasters einer Farbanzeige als Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Diagramm zeigt, in dem das Lageverhältnis zwischen Bildelementen des Bildelementrasters aus Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teils des Dünnschichttransistorsubstrats einer Farbflüssigkristallanzeige zeigt, in der das in Fig. 1 gezeigte Bildelementraster verwendet wird;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teils des Farbfiltersubstrats zeigt, das für die Verkleidung des Dünnschichttransistorsubstrats von Fig. 3 vorgesehen ist;
Fig. 5 ein äquivalentes Schaltkreisdiagramm eines Bildelementes in der Farbflüssigkristallanzeige zeigt, welches aus den in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Substraten gebildet wird;
Fig. 6 ein Muster eines Anzeigediagramms mit Zeichenmuster zeigt, die erzeugt werden, wenn die Anzeige durch Bildelemente in einer einzigen Farbe auf einer Farbanzeige erfolgt, die das in Fig. 1 abgebildete Farbelementraster hat;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Farbbildelementrasters zeigt, das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; und
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines weiteren Farbbildelementrasters zeigt, das Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
Fig. 1 zeigt das Farbbildelementraster einer Farbanzeige als Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel werden rote Bildelemente 2, grüne Bildelemente 4 und blaue Bildelemente 6 entlang der Linie 8D so angeordnet, daß sie an den Ecken der Quadrate 2S, 4S bzw. 6S zentriert sind. Die Quadrate 2S, 4S und 6S haben die gleiche Größe und die Richtungen ihrer Diagonalen untereinander und in der Richtung der Linie 8D decken sich. Die Linie 8D verlängert sich in Richtung von 45º ab der horizontalen Linie.
Da die roten, grünen und blauen Bildelemente 2, 4 und 6, wie oben beschrieben an den Ecken der Quadrate von gleicher Größe 2S, 4S und 6S zentriert sind, sind die Entfernungen in horizontaler und vertikaler Richtung zwischen den roten Bildelementen 2, zwischen den grünen Bildelementen 4 und zwischen den blauen Bildelementen 6 die gleichen.
Fig. 2 zeigt die Entfernungen zwischen den Zentren der Bildelemente des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1. In Fig. 2 geben kleine Kreise, Quadrate und Dreiecke die Zentren der roten, grünen und blauen Bildelemente 2, 4 bzw. 6 an. Die Entfernung 5 in horizontaler und vertikaler Richtung zwischen (den Zentren der) Bildelemente der gleichen Farbe ist mit der Entfernung D zwischen (den Zentren der) angrenzenden, verschiedenfarbigen Bildelemente verbunden und in Richtung von 45º ab der horizontalen Richtung wie folgt angeordnet:
S : D = 3 : 2
Wenn alle Bildelemente rechteckig und von gleicher Größe sind, befinden sich die beiden entgegengesetzten Seiten eines Bildelements in Richtung von 45º ab der horizontalen Richtung, und die Entfernung zwischen einem Bildelement, das in einem Bildelementraster in Richtung von 45º ab der horizontalen Richtung und einem Bildelementraster der gleichen Farbe in dem angrenzenden Bildelementraster angeordnet ist, beträgt 1,5 Bildelemente.
Wenn das Verhältnis der Länge zu den verschiedenen Seiten eines rechteckigen Bildelements 3 : 2 beträgt, können die Bildelemente über den ganzen Schirm verteilt werden, ohne daß freier Platz verbleibt.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Teil eines Substrats für Dünnschichttransistoren, wenn das Bildelementraster von Fig. 1 in einer Farbflüssigkristallanzeige eines Schaltelement-Laminierungssystems angewendet wird und Fig. 4 zeigt einen Teil eines Farbfiltersubstrats zeigt, das parallel zu dem Dünnschichttransistorsubstrat von Fig. 3 angeordnet ist, um so das Transistorsubstrat abzudecken. Der Raum zwischen dem Dünnschichttransistorsubstrat aus Fig. 3 und dem Farbfiltersubstrat aus Fig. 4 wird mit einem Flüssigkristall ausgefüllt. Eine transparente gemeinsame Elektrode (nicht abgebildet) deckt das Farbfiltersubstrat ganz ab.
Jedes Bildelement hat eine transparente Bildelementelektrode 12; einen Farbfilter 14, der gegenüber der Bildelementelektrode 12 vor dem Flüssigkristall liegt; und einen Dünnschichttransistor 16, dessen Gate an die Gate-Leitung (Abtastleitung) 10 angeschlossen ist, dessen Drain an die Datenleitung (Signalleitung) 20 angeschlossen ist und dessen Source an die transparente Elektrode 12 angeschlossen ist. Der Farbfilter enthält einen roten Filter, der nur rotes Licht für ein rotes Bildelement überträgt, einen grünen Filter, der nur grünes Licht für ein grünes Bildelement überträgt, und einen blauen Filter, der nur blaues Licht für ein blaues Bildelement überträgt. In Fig. 4 repräsentieren R, G und B rote, grüne bzw. blaue Filter. Das Dünnschichttransistorsubstrat und das Farbfiltersubstrat sind so ausgelegt, daß jede Bildelementelektrode 12 zu dem entsprechenden Farbfilter 14 ausgerichtet wird. In Fig. 3 kann, obwohl eine Vielzahl von Gate-Leitungen die gleiche Referenznummer 10 haben, und eine Vielzahl von Datenleitungen die gleiche Referenznummer 20 haben, jede Gate-Leitung 10 und jede Datenleitung 20 unabhängig gesteuert werden und demzufolge kann jedes Bildelement unabhängig gesteuert werden.
Fig. 5 zeigt einen äquivalenten Schaltkreis von einem Bildelement der Farbflüssigkristallanzeige, die in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt wird. In Fig. 5 werden die gleichen Referenznummern an die gleichen Komponenten von Fig. 3 und Fig. 4 gegeben. In Fig. 5 bezeichnen die Referenznummern 18, 22 und 24 jeweils ein Farbbildelement, eine Flüssigkristallschicht und eine gemeinsame transparente Elektrode.
Als nächstes wird der Vorgang der Farbflüssigkristallanzeige, die in den Fig. 3, 4 und 5 abgebildet ist, beschrieben. Zuerst wird jeder Datenleitung 20 separat Datenleitungsspannung zugeführt, dann wird Gate-Leitungsspannung auf die erste Gateleitung 10 aufgeschaltet, um alle Dünnschichttransistoren einzuschalten, die an diese Gate-Leitung angeschlossen sind, und die Flüssigkristallschicht 22 von jedem Bildelement in die Lichtübertragungs- oder Lichtabschirmbedingung zu setzen. Dann wird die Spannung auf der ersten Gate-Leitung 10 abgeschaltet und eine Datenleitungsspannung wird, auf die gleiche Weise wie zuvor erwähnt, separat auf jede Datenleitung 20 aufgeschaltet. Eine Gate-Leitungsspannung wird dann auf die zweite Gate-Leitung 10 aufgeschaltet. Selbst wenn die Gate-Leitungs- und Datenleitungsspannungen abgeschaltet sind, wird die Datenleitungsspannung (die Ladung entspricht genau der Datenleitungsspannung) in der Flüssigkristallschicht 22 mit geringer Abschwächung gesammelt und die Anzeige, die eines Standbilds, kann erreicht werden.
Fig. 6 (a) und Fig. 6 (b) zeigen "H" und "X" als monochrome Anzeige in rot, grün oder blau mittels der Farbanzeige, in der z. B. das in Fig. 1 gezeigte Farbbildelementraster verwendet wird, das durch die Farbflüssigkristallanzeige dargestellt wird, die in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigt wird. Wie diese Figuren zeigen, kann die Anzeigequalität von horizontalen, vertikalen und schrägen Linien fast gleich erstellt werden.
Obwohl die Entfernung zwischen (den Zentren der) verschiedenfarbigen Bildelemente, die in Richtung von 45º ab der horizontalen Richtung angeordnet sind, die gleiche ist und die Größe der Bildelemente auch die gleiche in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist, sind diese nicht unbedingt gleich. Zum Beispiel kann, wie Fig. 7 zeigt, der Bereich der blauen Bildelemente, die niedrige Helligkeit haben, vergrößert und der Bereich der grünen Bildelemente, die hohe Helligkeit haben, verkleinert werden. (In diesem Fall ist die Entfernung zwischen den Zentren von grünen und blauen Bildelementen 34 und 36 größer und die Entfernung zwischen Zentren von grünen und roten Bildelementen 34 und 32 kleiner). Jedoch müssen die roten, grünen und blauen Bildelemente 32, 34, und 36 in Richtung der Linie 38D so angeordnet werden, daß diese an den Ecken der Quadrate 32S, 34S und 36S zentriert sind, deren Diagonalen entlang der Linie 38D verlaufen.
Wenn drei Quadrate an deren Ecken, die roten, grünen und blauen Bildelemente zentriert sind, die gleichen wie die Quadrate 2S, 4S und 6S in Fig. 1 und die Quadrate 32S, 34S und 36S in Fig. 7 sind, kann die Anzeigequalität von Linien, ungeachtet der Farben gleichbleibend sein; selbst wenn die Zeichen oder Muster an verschiedenen Stellen in rot, grün oder blau angezeigt werden. Bei monochromer Anzeige jedoch, wenn die Anzeige üblicherweise in einer Farbe, entweder in rot, grün oder blau erfolgt, können sich die Größen der drei Quadrate an deren Ecken die roten, grünen und blauen Bildelemente positioniert sind, voneinander unterscheiden. D.h. solange die Bildelemente der gleichen Farbe in den Ecken der Quadrate positioniert sind, sind die Entfernungen zwischen diesen Farbelementen in horizontaler und vertikaler Richtung die gleichen, und die Entfernung in diagonaler Richtung ist nur 2 mal die Entfernung in horizontaler und vertikaler Richtung. Deshalb wird die Anzeige durch das Bildelement der gleichen Farbe bildlich als solches erkannt, das horizontale, vertikale und diagonale Linien gleicher Qualität hat.
Das Rechteck, an dessen Ecken die Farbbildelemente zentriert sind, muß kein geometrisches Quadrat sein.
Obwohl es am besten ist, daß die Bildelemente angesichts des effektiven Bereichs eines Bildelements, der groß ist und angesichts von Gate- und Datenleitungen, die leicht zu verdrahten sind, von rechteckiger Form sind, ist die Form nicht auf Rechtecke begrenzt, sondern kann vielfältige Formen haben. Wie Fig. 8 zeigt, können die roten, grünen und blauen Bildelemente 42, 44 und 46 sechseckig sein.
Obwohl das Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt wird, sich auf eine Flüssigkristallanzeige bezieht, die als Schaltelemente Dünnschichttransistoren verwendet, kann die Erfindung in einer Flüssigkristallanzeige angewandt werden, die andere, nicht lineare Schaltelemente, wie Dünnschichtdioden, verwendet.
Desweiteren ist die Anwendung der Erfindung nicht auf Flüssigkristallanzeigen begrenzt, da diese bei anderen Farbanzeigen, wie electrochromen Anzeigen, verwendet werden kann. Kurz gesagt, kann die Erfindung für irgendeine Art von Anzeige verwendet werden, die drei Arten von Farbbildelementen hat, die sich voneinander unterscheiden. Die Farben der Bildelemente sind nicht auf Rot, Grün und Blau begrenzt.
Da die Bildelemente gleichmäßig verteilt sind, werden keine Streifen festgestellt, selbst wenn alle Farbbildelemente von den drei verschiedenen Farben in Lichtübertragungs- oder Lichtaussendebedingungen sind.

Claims

1. Eine Farbanzeige in Form eines zweidimensionalen Rasters von identischen Gruppen von Bildelementen, dessen Abmessungen sich in horizontaler und vertikaler Richtung erstrecken, wobei jede wiederkehrend rasterförmig angeordnete Gruppe Bildelemente (2, 4, 6) von verschiedenen ersten, zweiten und dritten Farben enthält und jedes Bildelement fähig ist, unabhängig gesteuert zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelemente (2, 4, 6) der ersten, zweiten und dritten Farben an den Ecken von einzelnen, ersten, zweiten und dritten überlappenden Rechtecken (2S, 4S, 6S) zentriert sind, wobei jedes der drei Rechtecke eine Diagonale aufweist, die entlang einer gemeinsamen Linie (8D) verläuft.

2. Eine Farbanzeige wie in Anspruch 1, wobei die gemeinsame Linie bei 45 Grad im Verhältnis zur der horizontalen liegt.

3. Eine Farbanzeige wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ersten, zweiten und dritten Rechtecke Quadrate sind.

4. Eine Farbanzeige wie in irgendeinem vorhergehenden Anspruch, wobei die Farbbildelemente alle die gleiche Form haben.

5. Eine Farbanzeige wie in Anspruch 4, wobei das folgende Verhältnis erfüllt wird:

S : D = 3 : 2

wo S die horizontale oder vertikale Entfernung zwischen den Zentren von zwei aneinandergrenzenden Bildelementen der gleichen Farbe und D die Entfernung zwischen den Zentren von zwei aneinandergrenzenden, verschiedenfarbigen Bildelemente entlang einer Linie bei 45º im Verhältnis zu der horizontalen Linie ist.

6. Eine Farbanzeige wie in Anspruch 5, wobei jedes Farbbildelement rechteckig ist, dessen Seiten bei 45º im Verhältnis zu der horizontalen Linie liegen.

7. Eine Farbanzeige wie in Anspruch 6, wobei das Verhältnis der längeren Seite zur kürzeren Seite der Rechtecke 3 : 2 beträgt.

8. Eine Farbanzeige wie in Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei sich die Größe der Bildelemente von einer Farbe von der Größe des Bildelements der anderen beiden Farben unterscheidet.

9. Eine Farbanzeige wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste, zweite und dritte Farbe rot, grün bzw. blau ist.

10. Eine Farbanzeige wie in irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der Bildelemente einen Farbfilter von entsprechender Farbe enthält.