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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine elektrooptische Anzeige.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Viele
Computeranzeigen weisen eine begrenzte physische Auflösung auf – in der
Regel 70 – 100
Punkte pro Zoll (2,76 bis 3,94 Punkte pro mm). Da die Anzeige aus
einem Array oder rechteckigen Pixel besteht, von denen jedes EIN
oder AUS ist, können
die Ränder
eines Textes, Linien usw., die angezeigt werden, oft einen gezackten „Treppen"-Effekt haben, der
visuell störend
ist.
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Ein
Versuch, dieses Problem anzugehen, wurde in der JP-A-3142260 vorgeschlagen,
wo jedes Pixel effektiv in vier Plättchen bzw. Scheiben unterteilt
ist. Das anzuzeigende Bild wird analysiert, und Zwei-Bit-Pixeldaten
werden zu jedem Pixel hinzugefügt,
um ausgewählte
Pixelscheiben während
eines Pixelteilabtastzeitraums einzuschalten. Jedoch ist dieses
System naturgemäß lediglich
in der Lage, die Pixelausgabe scheibenweise zu modulieren, und in vielen
Fällen
ergibt dies keine gute Glättung,
insbesondere dort, wo der zu glättende
Rand nahezu senkrecht zu der Scheibenschnittrichtung der Pixel ist.
Ferner schaltet das System während
jedes Pixelteilabtastzeitraums entweder zwei oder vier Scheiben
ein, und es gibt keine kontinuierliche Intensitätsabstufung innerhalb des Pixels.
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In
der US-A-4824218 ist eine Anordnung offenbart, bei der eine Schicht
eines elektrooptischen Materials zwischen zwei sich orthogonal erstreckenden
Sätzen
von Zeilen- und Spaltenelektroden angeordnet ist. Jede Elektrode
weist zwei Leiterbahnen auf, die mit entgegengesetzten Rändern einer
widerstandsbehafteten Bahn verbunden sind, um „Streifen"-Elektroden
zu liefern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Wir
haben deshalb eine elektrooptische Anzeige entworfen, bei der die
optische Ausgabe, beispielsweise Helligkeit, Opazität, Polarisation
usw., auf nicht-gleichmäßige Weise über das
Pixel variiert werden kann, d. h. in einer quer zu der Dicke der elektrooptischen
Schicht verlaufenden Richtung, jedoch ohne das Pixel in einzeln
adressierte Teilpixel aufzuteilen.
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Demgemäß ist bei
einem Aspekt dieser Erfindung eine Anzeige zum Anzeigen eines Bildes
vorgesehen, wobei die Anzeige folgende Merkmale aufweist:
eine
Schicht eines elektrooptischen Materials und eine Einrichtung, um
ein elektrisches Feld anzulegen, dessen Größe in einer Richtung quer zu
der Dicke der Schicht variiert, um dadurch im Gebrauch eine nicht-gleichmäßige optische
Ausgabe über
die Schicht zu liefern,
wobei die Einrichtung zum Anlegen eine
elektrisch widerstandsbehaftete Schicht und eine Mehrzahl von Punktelektroden,
die mit der Schicht elektrisch verbunden sind, zum Anlegen jeweiliger
unabhängig steuerbarer
Spannungen an jeweilige Punkte oder Regionen in der widerstandsbehafteten
Schicht verbunden sind, umfasst.
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Anhand
dieser Anordnung kann das elektrische Feld konfiguriert sein, um
eine große
Bandbreite unterschiedlicher nicht-gleichmäßiger Ausgaben zu erzeugen.
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Das
elektrooptische Material kann eine steile oder „schnelle" elektrooptische Kurve aufweisen, d. h.
bei der der e lektrooptische Effekt bei einer bestimmten Schwellenspannung
abrupt seinen Zustand ändert,
so dass die optische Ausgabe an einem bestimmten Punkt zwischen
zwei im allgemeinen diskreten Niveaus variiert, je nachdem, ob die
Feldstärke
an diesem Punkt über
oder unter der Schwellenspannung liegt. Im Allgemeinen wird die
Grenze zwischen EIN- und
AUS-Regionen durch eine Äquipotentiallinie
auf der fiktiven Spannungsoberfläche
einer Größe, die
der Schwellenspannung entspricht, bestimmt.
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Das
elektrooptische Material kann eine flache oder „langsame" elektrooptische Kurve aufweisen, wobei
die Ausgabe durch Graustufen hindurch kontinuierlich zwischen EIN
und AUS variiert, so dass die optische Ausgabe schattiert sein kann,
allgemein gemäß der Größe des elektrischen
Feldes.
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Bei
einer Anordnung ist die elektrisch widerstandsbehaftete Schicht
diskontinuierlich, wobei sie ein Array von allgemein rechteckigen
elektrisch widerstandsbehafteten Elementen aufweist, die jeweils ein
Pixel mit einer Punktelektrodeneinrichtung an jeder Ecke jedes rechteckigen
Elements definieren, die wirksam ist, um eine fiktive Spannungsoberfläche über das
Element zu definieren. Bei dieser Anordnung interpoliert jedes rechteckige
Element effektiv die Spannungswerte der vier Ecken über das
Element, und bei einem elektrooptischen Material mit einer steilen
Kurve ändert
sich die optische Ausgabe an jedem Punkt innerhalb des Pixels, an
dem die Spannung die Schwellenspannung übersteigt.
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Wir
stellten ferner fest, dass die Fähigkeit, die
optische Ausgabe über
ein Pixel zu variieren, statt einer gleichmäßigen Ausgabe über das
ganze Pixel, bedeutet, dass wir Anzeigen bereitstellen können, die
einen Effekt liefern, der ähnlich
dem Verfahren vom Halbtontyp ist. Bei einer Anordnung besteht das Bild
aus Pixeln, die jeweils einen Punkt einer steuerbar variablen Größe von Null
bis zu einer vollständigen
Ausfüllung
eines Pixels enthalten oder sich sogar über dessen Nenngrenze hinaus
erstrecken. Somit kann eine Anzeige eine allgemein kontinuierliche
widerstandsbehaftete Schicht von Elektroden umfassen, wobei die
Punktelektroden in einem Array über die
widerstandsbehaftete Schicht angeordnet sind, wodurch ein Bild durch
eine Anzeige von Punkten variabler Größe erzeugt werden kann.
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Vorzugsweise
ist die widerstandsbehaftete Schicht auf einem Substrat vorgesehen,
und die elektrooptische Schicht ist zwischen der widerstandsbehafteten
Schicht und einer transparenten Leitschicht, die als Spannungsmasseebene
fungiert, angeordnet.
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Das
elektrooptische Material kann ein Flüssigkristallmaterial wie z.
B. ein verdrilltes nematisches, superverdrilltes nematisches, polymerdispergiertes
Flüssigkristall
(PDLC) oder ferromagnetische Materialien umfassen. Alternativ kann
es andere elektrooptische Materialien oder Vorrichtungen umfassen,
z. B. ein Feld emittierende Vorrichtungen.
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Im
Betrieb eines typischen Beispiels analysiert der Anzeigetreiber
das anzuzeigende Bild, um diejenigen Pixel zu bestimmen, bei denen
eine gewisse Form einer Variation innerhalb eines Pixels erforderlich
ist, beispielsweise dort, wo das Pixel an einem Rand des Bildes
liegt oder wo eine Grauabstufung oder Halbtongebung erforderlich
ist. Für
jedes derartige Pixel bestimmt der Anzeigetreiber die gewünschten
Grenzlinien zwischen EIN und AUS und die erforderliche Intensität des elektrischen
Feldes und wählt
dann geeignete Spannungen aus, die an das Pixel anzulegen sind,
um die erforderliche Variation oder den erforderlichen Pegel eines
elektrischen Feldes über
das Pixel zu erzeugen.
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Bei
einem anderen Aspekt liefert diese Erfindung ein Verfahren zum Anzeigen
eines Bildes auf einer Anzeige, die eine Schicht eines elektrooptischen Materials
und eine Mehrzahl von Punktelektroden aufweist, die mit der Schicht
elektrisch verbunden sind, um ein elektrisches Feld anzulegen, dessen Größe in einer
Richtung quer zu der Dicke der Schicht variiert, um dadurch im Gebrauch
eine nichtgleichmäßige optische
Ausgabe über
die Schicht zu liefern,
wobei das Verfahren die Schritte des
Anlegens unterschiedlicher unabhängig
steuerbarer Spannungen an zumindest zwei unterschiedliche Punktelektroden der
Mehrzahl, um Spannungsgradienten zwischen den zwei unterschiedlichen
Punktelektroden über
die widerstandsbehaftete Oberfläche
einzurichten, aufweist, um dadurch die Anzeige derart zu treiben, dass
eine Schwellenspannung für
die Schicht des elektrooptischen Materials an einem Punkt zwischen den
zwei unterschiedlichen Punktelektroden überschritten wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden, und bestimmte Ausführungsbeispiele
derselben werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
lediglich beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 schematisch
eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung;
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2 typische Spannungsprofile, die über ein
Pixel angelegt sind, und die nicht-gleichmäßige Ausgabe, die bei der Vorrichtung
der 1 erhältlich ist,
wobei 2(a) und (b) die
Spannungsprofile zeigen, die an die widerstandsbehafteten Schichten über und
unter der elektrooptischen Schicht angelegt sind, 2(c) das sich ergebende elektrische Feld, das über das
Pixel eingerichtet ist, zeigt, und 2(d) die
erhaltene nichtgleichmäßige optische Ausgabe
zeigt;
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3 schematisch
das Pixelelektrodenschema für
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß der Erfindung;
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4 in 4(a) eine
bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 bewirkte typische Spannungsoberfläche und
bei 4(b) die sich ergebende erhaltene
nichtgleichmäßige Ausgabe;
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5 schematisch
das Pixelelektrodenschema für
ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Flüssigkristallanzeige
gemäß der Erfindung,
und
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6 in 6(a) eine
bei dem Ausführungsbeispiel
der 5 bewirkte typische Spannungsoberfläche und
bei 6(b) die sich ergebende erhaltene
nichtgleichmäßige Ausgabe;
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7 schematisch
eine weitere Flüssigkristallanzeige.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird mittels einer Einführung in
die Prinzipien, die bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
das in den 3 bis 6 veranschaulicht
ist, verkörpert
sind, eine erste LCD-Anzeige veranschaulicht. Der Deutlichkeit halber
wurde die obere Glas- oder
Polymerabdeckschicht weggelassen, zusammen mit den üblichen
Polarisierungs-, Barriere- und Verzögerungsschichten, diese weisen
jedoch einen allgemein herkömmlichen
Entwurf auf. Die Anzeige 10 umfasst ein unteres Glas- oder
Polymersubstrat 12, auf dem eine Serie von elektrisch widerstandsbehafteten Bahnen 14 gebildet
ist, beispielsweise aus einer linear leitfähigen Indium-Zinnoxid-Schicht
(ITO-Schicht) mit
einem hohen spezifischen Widerstand. Zu beiden Seiten jeder widerstandsbehafteten
Bahn 14 ist ein Leiter 16 mit einem niedrigen
spezifischen Widerstand angeordnet, der sich in gutem elektrischen Kontakt
mit derselben befindet und beispielsweise aus Chrom oder Gold besteht,
so dass über
die Oberfläche
der widerstandsbehafteten Bahn 14 ein allgemein linear
variierendes elektrisches Feld eingerichtet werden kann. Bei diesem
Beispiel weist jede widerstandsbehaftete Bahn 14 ihr eigenes
Leiterpaar 16 auf, obwohl bei anderen Anordnungen benachbarte
widerstandsbehaftete Bahnen 14 denselben Leiter gemeinsam
verwenden können.
Eine Polymerausrichtungsschicht 18 liegt über den
Bahnen 14 und den Leitern 16 und dient dazu, die
benachbarte Flüssigkristallschicht 20 auszurichten.
Benachbart zu der oberen Oberfläche
der Flüssigkristallschicht 20 ist
eine orthogonale Reihe von widerstandsbehafteten Bahnen 22 und
zugeordneten Leitern 24 vorgesehen, die auf einer (nicht
gezeigten) Abdeckschicht angeordnet sind. Lediglich eine obere widerstandsbehaftete
Bahn 22 ist gezeigt, es wird jedoch einleuchten, dass in
der Praxis viele einzeln adressierbare parallele Bahnen 14 und 22 in
beiden Richtungen vorliegen, die Zeilen und Spalten von Pixeln an jedem
Punkt, wo eine Bahn 22 eine Bahn 16 kreuzt, definieren.
Ein Pixelbereich ist in 1 bei 26 gezeigt.
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Im
Gebrauch sind die Spannungsprofile über die Bahnen 22 und 16 über und
unter einem Pixel 26 ausgewählt, um über das Pixel eine fiktive
Spannungsoberfläche
zu ergeben, die die erforderliche elektrooptische Ausgabe erzeugt.
Somit zeigt 2(a) ein typisches Spannungsprofil,
das an die obere Bahn 22 angelegt ist, die effektiv eine
geneigte Ebene ist, die die an die Leiter 24 angelegten
Spannungspegel überbrückt.
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2(b) zeigt ein typisches Profil, das an die untere
Bahn angelegt ist, die wiederum eine geneigte Ebene zwischen den
an die Leiter 16 angelegten Spannungspegeln ist. Der kombinierte
Effekt, wenn diese zwei Profile gleichzeitig angelegt sind, ist
das in 2(c) gezeigte Spannungsprofil,
das die Differenz zwischen dem oberen und dem unteren Profil ist.
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Bei
diesem Beispiel weist das elektrooptische Material eine steile oder
schnelle elektrooptische Kurve auf, und die Schwellenspannung für das Material
ist in 2(c) dadurch identifiziert,
dass die Abschnitte unter dem Schwellenpegel in schwarz gezeigt
sind. Die Auswirkung auf das Pixel 26 ist in 2(d) gezeigt, wo man erkennen wird, dass diejenigen
Bereiche innerhalb des Pixels, bei denen die Spannung über die
elektrooptische Schicht höher
ist als die Schwellenspannung, „EIN" sind und somit für dieses bestimmte elektrooptische
Material schwarz sind.
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Im
Gebrauch wird ein anzuzeigendes Bild analysiert, um diejenigen Pixel
zu bestimmen, bei denen eine nichtgleichmäßige Ausgabe erforderlich ist, und
dann werden entsprechende Spannungspegel bestimmt, die für die Leiter 16 und 24 bestimmt
sind, in Bezug auf die elektrooptische Kurve des Materials, die
erforderliche optische Ausgabe und Matrixanforderungen, so dass
die Variation der optischen Ausgabe jedes Pixels mit den Anforderungen
des Bildes an dieser Stelle übereinstimmt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 3 kann die Ausgabe jedes Pixels durch ein Mehrpunktelektrodenarray,
das hier in der rückwärtigen Struktur der
Anzeige vorgesehen ist, auf nicht-gleichmäßige Weise variiert werden,
wobei eine zu der oberen Oberfläche
der Flüssigkristallschicht
benachbarte Schicht eine gemeinsame Masseebene liefert. Der Deutlichkeit
halber sind die üblichen
Polymerausrichtungs-, Polarisierungs-, Barriere- und Verzögerungsschichten
nicht gezeigt.
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Die
Anzeige 30 umfasst eine rückwärtige Mehrschichtstruktur 32,
die ein Array von widerstandsbehafteten Oberflächenelementen 34,
eine benachbart zu jedem Pixel, eine Flüssigkristallschicht 36 und
eine gemeinsame transparente leitfähige Schicht 38, die
als Spannungsmasseebene dient, die zu der oberen Oberfläche der
Flüssigkristallschicht 36 benachbart
ist, definiert. Jedes widerstandsbehaftete Oberflächenelement 36 wird
durch vier Steuerelektroden 40 oder Steuerpunkte, von denen
jeweils einer zu jeder Ecke des O berflächenelements 34 benachbart
ist, mit Energie versorgt. Die an einem Pixel erzeugte Oberflächenspannung
hängt von
den Pegeln der an den vier Ecken angelegten Spannungen ab und kann
durch eine geeignete Auswahl der Spannungen der vier Ecken eingestellt
werden, wie bei 4(a) veranschaulicht ist. Die
sich ergebende nicht-gleichmäßige Ausgabe,
die durch die Spannungsoberfläche
der 4(a) in einem elektrooptischen
Material, das einen steilen elektrooptischen Effekt aufweist, erzeugt
wird, ist in 4(b) gezeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist dieses zweite Ausführungsbeispiel
in vielerlei Hinsicht dem der 3 ähnlich,
was die allgemeine Struktur betrifft. Bei diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Anzeige eine rückwärtige Mehrschichtstruktur 46,
auf der eine kontinuierliche widerstandsbehaftete Schicht 48 vorgesehen
ist, die durch ein Array von Steuerelektroden 50, die über die
Schicht eng beabstandet sind, mit Energie versorgt wird. Die Flüssigkristallschicht
wird auf ihrer anderen Seite durch eine gemeinsame transparente
leitfähige
Schicht 52 begrenzt, die als Masseebene dient. Im Gebrauch
können
die an die Elektroden angelegten Spannungen ausgewählt sein,
um eine Spannungsoberfläche
zu ergeben, die an jeder Elektrodenposition eine Spannungsspitze
einer ausgewählten
Größe umfasst,
wie in 6(a) gezeigt ist. Dort, wo das
Flüssigkristallmaterial
eine steile elektrooptische Kurve aufweist, drücken sich diese Spitzen in
Punkten eines variablen Radius aus, der von dem Radius der Spitze
bei der Schwellenspannung abhängt.
Die Steuerspannungen zu den Elektroden werden deshalb ausgewählt, um
die erforderliche Punktgröße zu ergeben, und
ein typisches sich ergebendes Bild ist in 6(b) gezeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel
ermöglicht, dass
Bilder unter Verwendung eines Verfahrens vom Halbtontyp angezeigt
werden. Es können
Punkte einer variablen Größe erzeugt
und vereinigt werden, wenn dies erforderlich ist, um das endgültige Bild
zu ergeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
definiert jede Steuerelektrode effektiv ein unbegrenztes Pi xel, das
je nach der angelegten Spannung in benachbarte Pixel übergreift
oder sich mit denselben vereinigt.
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Die
Ausführungsbeispiele
der 3 und 5 können beide die rückwärtige Mehrschichtstruktur
der Anzeige verwenden, um die erforderlichen Elektrodenkonfigurationen
zu integrieren, und dies kann besonders für Anzeigen geeignet sein, die
ein polymerdispergiertes Flüssigkristallmaterial verwenden.
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Die
obigen Ausführungsbeispiele
können
bei einer großen
Bandbreite von Kombinationen elektrooptischer Materialien und Adressierungstechniken verwendet
werden. Somit kann die Erfindung auch bei Passivmatrix-Verdrillte-Nematik-(TN)-LCDs, Passivmatrix-Superverdrillungsnematik-(STN-)LCDs, Aktivmatrix-TN-LCDs,
Aktivmatrix-polymerdispergierten LEDs (PDLC), Passivmatrix-ferroelektrischen und
ein Feld emittierenden Vorrichtungen verkörpert sein.