DE69726836T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit feldsequentieller Farbwiedergabe - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeige, die häufig für herkömmliche elektronische Anzeigen, wie beispielsweise Monitore von Fernsehern und Computern, verwendet wird, und genauer gesagt auf eine für ein sequentielles Farbbeleuchtungsverfahren geeignete Flüssigkristallanzeige, die technisch als "feldsequentielle Farbanzeige" bezeichnet wird.
  • 2. Beschreibung des Stand der Technik
  • Obwohl herkömmliche Flüssigkristallanzeigen (hier nachstehend als LCD (liquid crystal displays) abgekürzt) gewöhnlicherweise für monochromatische Anzeigen verwendet wurden, wurde das Ausdrücken beliebiger Farben mit einem Flüssigkristall möglich, da ein Verfahren zum Steuern des Transmissionsgrads von Bildelementen für jede Farbe durch Befestigen von Mikrofarbfiltern an jedem Bildelement in einer Flüssigkristallzelle (Mikrofarbfilterverfahren) entwickelt wurde (Handbook of Liquid Crystal Device (1990), S. 492, herausgegeben vom 142nd Commission Panel of the Science Council of Japan, veröffentlicht von Nikkan Kogyo Shinbunsha).
  • Das Farbfilterverfahren beinhaltet jedoch folgende Probleme:
    • (1) Zwei Drittel oder mehr des einfallenden Strahls wird verschwendet, indem es von Farbfiltern für jede Farbe absorbiert wird; beispielsweise wird 70 bis 90% der Lichtenergie verschwendet, da ein rotes Farbfilter blaue und grüne Spektren absorbiert.
    • (2) Dreifacher Verlust bei Auflösungs- und Treiberschaltungen ist unvermeidbar, da ein Bildelement aus drei Farbpixeln von rot, grün und blau zusammengesetzt ist.
  • Um diese Probleme zu lösen wurde ein Verfahren, das sequentielles Farbbeleuchtungsverfahren (ein feldsequentielles Farbverfahren) genannt wird, entwickelt, bei dem drei Farbbilder sequentiell ohne Befestigen von Farbfiltern an jedem Bildelement angezeigt werden (Liquid Crystal Display Technology (1996): von Shoichi Matsumoto, S. 50, veröffentlicht von Sangyo Tosho Co.).
  • Um Flackern am Auge aufgrund von Farbumschaltung (Flackern) bei dem oben beschriebenen sequentiellen Farbbeleuchtungsverfahren zu vermeiden, sollten drei Farben innerhalb ungefähr 1/60 s umgeschaltet werden, was eine Teilbildzeit (Bildanzeigezeit für einen Satz von drei Farben) ist, d. h. es bleiben ungefähr 1/180 s oder ungefähr 6 ms pro Farbe. Die Antwort- oder Ansprech-Zeit des Flüssigkristalls sollte ungefähr 3 ms oder kleiner sein, vorausgesetzt, dass beispielsweise eine Hälfte der obigen Zeit zum Umschalten jedes Bildelements oder dem Ansprechen der Flüssigkristalle zugeteilt wird, und ein Hintergrundlicht während der verbleibenden Hälfte der Zeit angeschaltet ist.
  • Eine LCD mittels eines sequentiellen Farbbeleuchtungsverfahrens mit einer hohen Antwort-Geschwindigkeit, die imstande ist, Halbtonbilder anzuzeigen, und ohne weiteres hergestellt werden kann, wurde jedoch noch nicht verwirklicht.
  • Beispielsweise kann eine Flüssigkristallzelle vom TN-Typ (twist nematic type; als TN-Zelle abgekürzt), die gegenwärtig für eine LCD mit aktiver Matrix (AM) mit hoher Qualität verwendet wird, nicht für das sequentielle Farbbeleuchtungsverfahren verwendet werden, obwohl dies vom erforderlichen Halbtonzustand abhängt, ist ihre Antwort-Zeit 20 bis 100 ms lang. Wenn die Flüssigkristalle zwangsweise auf das sequentielle Farbbeleuchtungsverfahren mit niedriger Geschwindigkeit angewendet werden, verschlechtert sich die Qualität der Anzeige hauptsächlich aufgrund des Auftretens von Flickern. Das Ansprechen wird weit mehr bei Flüssigkristallzellen vom STN-Typ (super twist nematic type) verzögert, die üblicherweise bei dem einfacheren Matrixverfahren verwendet werden und eine Antwort-Zeit von 50 bis 300 ms aufweisen. Während eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle eine hohe Antwort-Geschwindigkeit aufweist, weist sie einige Probleme auf, die Halbtonbilder kaum angezeigt werden können, Zellen-Abstände sehr dünn ausgeführt werden sollten, und eine schwierige Ausrichtungsbehandlung erforderlich ist.
  • Die Erfinder dieser Erfindung haben in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-84254 ein Flüssigkristallanzeigeelement vorgeschlagen, das eine Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung (bend orientation liquid crystal cell; mit einer Flüssigkristallzelle, bei der eine Twisted-Ausrichtung in der Mitte der Zelle existiert; nachstehend als gebogene Zelle oder Bend-Cell abgekürzt) und eine Phasenkompensationsplatte (eine Phasendifferenzplatte) verwendet. Bei diesem Element wird eine biaxiale Phasenkompensationsplatte, die die Verzögerung der Flüssigkristallzellen dreidimensional kompensiert, auf einer gebogene Zelle angeordnet, um die Sehwinkelabhängigkeit zu unterdrücken, wodurch die Sehwinkel der Zelle verbreitert werden. Da die gebogene Zelle durch eine ähnliche Spannung wie die der TN-Zelle betrieben werden kann, indem die Phasenkompensationsplatte ausgestaltet wird, um die Ausrichtung eines Flüssigkristalls unter einer niedrigeren Spannung optisch zu kompensieren, kann das Element praktisch durch ein herkömmliches Produktionsverfahren hergestellt werden. Wie es in 8 gezeigt ist, beträgt die Antwort-Zeit dieser gebogenen Zelle (Zelllücke von 8 μm) 2 bis 8 ms, was 1/10 oder weniger der oben beschriebenen TN-Zelle ist (die Antwort-Zeit ist 10 mal schneller). Da die Antwort-Zeit jedoch abhängig von den geschalteten Halbtonpegeln (Graupegel) weit größer als 3 ms wird, reicht diese Art von Zellen noch nicht aus, um Anzeigen für das sequentielle Farbbeleuchtungsverfahren zu bilden.
  • Dieses Dokument JP-A-7-84254 offenbart eine Flüssigkristallanzeige, die eine Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung umfasst.
  • Andererseits offenbart EP-A-0660297 eine Flüssigkristallanzeige, die mit einem Anzeigepanel ausgestattet ist, bei der eine Phasenkompensationsplatte vor einer Flüssigkristallzelle angeordnet ist, wobei die Zelle und die Phasenkompensationsplatte zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren angeordnet sind, eine aktive TFT-Matrix, die jedes Element durch Aufteilen eines Anzeigepanels in Elemente in einem Matrixbereich antreibt, und eine Oberflächenlichtquelle, die sequentiell drei Farblichter von rot, grün und blau an der hinteren Fläche des Anzeigepanels beleuchtet. Gemäß diesem Dokument ist die Flüssigkristallzelle eine Flüssigkristallzelle mit homogenen Modus oder eine Flüssigkristallzelle mit STN-Modus.
  • Außerdem offenbart das erste Dokument einen Zellen-Abstand (cell gap) von 4 μm.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Flüssigkristallanzeige bereitzustellen, die ein sequentielles Farbbeleuchtungsverfahren verwirklichen kann, d. h., dass eine Hochauflösungs-Vollfarbenanzeige vorteilhafterweise ohne Bedarf von irgendwelchen Farbfiltern erreicht werden kann.
  • Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung.
  • Die Bearbeiter dieser Erfindung haben durch intensive Untersuchungen herausgefunden, dass die Antwort-Geschwindigkeit der Zelle durch Optimieren von Parametern der gebogenen Zellen und von Vorrichtungsparametern viel höher gemacht werden kann, wodurch die hier nachstehend zu beschreibende Erfindung vervollständigt wird.
  • Der Begriff "Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung (gebogene Zelle)" bezieht sich buchstäblich auf eine Flüssigkristallzelle mit einer gebogenen Ausrichtungsstruktur, die eine Flüssigkristallzelle mit einer verdrillten (twisted) Ausrichtung in der Mitte der Zelle umfasst, das elektrooptisch fast äquivalent ist.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Flüssigkristallzelle mit einer Aufzeichnungsvorrichtung ausgestattet wird, die ermöglicht, zwei- oder mehrmals eine Aufzeichnung (Auffrischen) an jedem Bildelement vor der Beleuchtung mit jedem Farblicht auszuführen, wobei es gleichfalls vorzuziehen ist, dass das TFT-Material Polysilizium ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Anzeigepanels oder -feldes, das von dieser Erfindung bereitgestellt wird.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die (a) eine Beziehung zwischen dem Transmissionsgrad und der Spannung und (b) von Umschalt-Antwort-Kennlinien eines Halbtonbilds (1 bis 6 in (a)) einer gebogenen Zelle mit einem Zellen-Abstand von 6 μm angibt.
  • 3 ist ein veranschaulichendes Diagramm einer Ansteuer-AM-LCD mit drei Anschlusselementen.
  • 4 ist ein FET-Treiberschaltungsdiagramm, das eine AM-LCD mit TFT simuliert.
  • 5 ist eine schematische Zeichnung, die den Aufbau eines Hintergrundlichts darstellt.
  • 6 ist eine veranschaulichende Zeichnung von simulierten AM-LCD-Experimenten, wobei (a) bis (c) eine Gatespannung Vg, eine Drain-Spannung Vd bzw. eine Source-Spannung Vs sind, während (d) eine Antwort-Kurve für den Transmissionsgrad der Flüssigkristallzelle und (e) eine Ausgabe des Hintergrundlichts ist.
  • 7 ist eine graphische Darstellung, die eine Antwort-Kennlinie zum Umschalten von Halbtonbildern einer TN-Zelle angibt.
  • 8 ist eine graphische Darstellung, die eine Antwort-Kennlinie zum Umschalten von Halbtonbildern in einer gebogenen Zelle mit einem Zellen-Abstand von 8 μm angibt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 ist eine bei dieser Erfindung vorgesehene schematische Darstellung. Wie es aus der Figur ersichtlich ist, ist eine Phasenkompensationsplatte (Phasendifferenzplatte) 3 vor einer Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung (gebogene Zelle) 1 in dem Anzeigepanel 10 angeordnet, wobei die gebogene Zelle 1 und die Phasendifferenzplatte 3 zwischen zwei Kreuzpolarisatoren 5, 5 eingefügt sind. Ebenfalls gezeigt sind ein Flüssigkristall mit Biegungs-Ausrichtung 11 und zwei Glasplatten (Substrate) 12, zwischen denen der Flüssigkristall eingefügt ist, und ein Blatt eines transparenten leitenden Films ist auf den Glasplatten 12 vorgesehen. Eine Oberflächenlichtquelle 7 zum sequentiellen Beleuchten von drei Farblichtern von rot (R), grün (G) und blau (B) ist an der hinteren Fläche des Anzeigepanels 10 vorgesehen, wobei eine Zeichnung einer Schaltung zum Umschalten der Farbe weggelassen ist. Die aktive Matrix wird hier nachstehend beschrieben.
  • Flüssigkristallmoleküle sind in einer umgekehrten Richtung zueinander auf der Oberfläche der oberen und unteren Substrate 12 in der gebogenen Zelle 1 geneigt. Wenn eine Spannung an die Zelle angelegt wird, können die Flüssigkristallmoleküle entweder eine Biegungs-Ausrichtung oder eine Ausrichtung mit einer verdrillten (twisted) Ausrichtung in der Mitte der Zelle annehmen. Die Flüssigkristallzelle gemäß dieser Erfindung wird durch einen Begriff "Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung (gebogene Zelle)" dargestellt, da zwei oben beschriebene Ausrichtungen elektrooptisch miteinander fast identisch sind.
  • Obwohl bei der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 7-84254 offenbart wurde, dass die Flüssigkristallzelle mit einer derartigen Ausrichtung eine schnelle Antwort auf Ausrichtungsänderungen (d. h. Änderung in dem Transmissionsgrad) bei Spannungsänderungen aufweist, wurden nun Flüssigkristalle mit einer niedrigen Viskosität, beispielsweise LIXON TD-6004XX, TD-6001XX und TD-5068XX, hergestellt von Chisso Co., um die Antwort-Geschwindigkeit für den bisher beschriebenen Zweck weiter zu erhöhen, zusammen mit dem Optimieren von Vorneigungswinkeln und Phasenkompensationsplatten, die obigen Bedingungen entsprechen, sowie auch die Zellen-Abstände klein auszuführen, angenommen.
  • Gewöhnlicherweise wurde der Zellen-Abstand bei der herkömmlichen Technik festgelegt, um 7 μm oder größer zu sein, da kleinere Zellen-Abstände dazu neigen, den Transmissionsgrad unter der gleichen Ansteuerspannung zu verringern. Derartige Zellen-Abstände machen es jedoch schwierig, eine Antwort-Geschwindigkeit von 3 ms oder weniger zu erreichen.
  • Im Gegensatz dazu ist die Verringerung im Transmissionsgrad gemäß dieser Erfindung klein, wenn der Zellen-Abstand weniger als 7 μm beträgt, was ermöglicht, eine Antwort-Geschwindigkeit von ungefähr 3 ms oder weniger zu erzielen.
  • Wenn versucht wird, den Zellen-Abstand auf weniger als 1,5 μm zu verringern, ist jedoch ein Flüssigkristall mit einer Doppelbrechung Δn von über 0,6 im Verhältnis zu der Verzögerung erforderlich. Da diese Anforderung durch die gegenwärtige Herstellungstechnik schwierig zu erreichen ist, wird die untere Grenze des Zellen-Abstands einstweilen auf 1,5 μm eingestellt.
  • Es ist vorzuziehen, dass die Viskosität des Flüssigkristalls 70 mPa·s oder weniger beträgt, da ein Wert von mehr als 70 mPa·s die Antwort des Flüssigkristalls verzögert.
  • Es wird empfohlen, dass der Vorneigungswinkel auf 2 bis 30° eingestellt wird. Wenn er geringer als 2° ist, wird die Vorspannung VCR, um zu ermöglichen, dass der Flüssigkristall eine Biegungs-Ausrichtung annimmt, einige Volt oder mehr, was zu einer zu hohen Ansteuerspannung führt, während, wenn sie über 30° ist, die Verzögerung so klein sein wird, dass der Transmissionsgrad der Flüssigkristallzelle abgesenkt werden würde, wobei dies beides kein bevorzugtes Ergebnis ist. Wenn eine Maßnahme zum Bilden eines Netzwerks von Polymeren durch Bestrahlen durch ultraviolettes Licht angenommen wird, während eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird, kann jedoch der Vorneigungswinkel innerhalb eines bevorzugten Bereichs von 0,1 bis 30° eingestellt werden.
  • Die optimale Phasenkompensationsplatte ist ausgestaltet, so dass die Ausrichtung von Flüssigkristallen unter einer niedrigen Spannung (ungefähr 6 V oder weniger) optisch kompensiert wird. Brechungsindizes der Platte werden auf ny > nx > nz eingestellt, wie es in 1 gezeigt ist. Diese Werte können jedoch geändert werden, so dass ny > nz > nx abhängig von physikalischen Parametern des Flüssigkristalls gilt.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die (a) eine Beziehung zwischen dem Transmissionsgrad und der Spannung und (b) eine Antwort-Kennlinie des Umschaltens der Halbtonbilder (1 bis 6 in (a)) einer gebogenen Zelle mit einem Zellen-Abstand von 6 μm angibt. In 2(b) wird eine Änderung von einem niedrigen Pegel in einen hohen Pegel bei den Halbtonbildern und eine umgekehrte Änderung, die Anstiegs- bzw. Abfallzeiten angegeben. Es ist aus der Figur offensichtlich, dass die Antwort-Zeit hauptsächlich von dem End-Pegel des Halbtonbildes abhängt, dass die Antwort-Zeit bei einer niedrigen Spannung verzögert ist, und dass die Aufgabe, dass die Antwort-Zeit innerhalb 3 ms als Ganzes liegen sollte, im Wesentlichen erreicht wird, obwohl sie ein wenig langsamer als 3 ms unter den schlechtesten Bedingungen ist.
  • Obwohl ein Kreuzpolarisator bereitgestellt werden sollte, um die Änderungen in der Ausrichtung von Flüssigkristallen in einem elektrischen Feld zu visualisieren, können solche mit optischen Eigenschaften mit einer geringen Wellenlängenabhängigkeit ausgewählt werden. Es ist wünschenswert, dass beim Aufbauen einer LCD mit einem Anzeigepanel gemäß dieser Erfindung ein Ansteuerverfahren mit aktiver Matrix, das häufig bei TN-Zellen mit Farbfiltern verwendet wird, und imstande ist, für einen transmissiven Typ mit einer hohen Bildqualität angewendet zu werden, bei dem Ansteuerverfahren zum Anregen von Flüssigkristallen angenommen wird.
  • 3 ist eine veranschaulichende Zeichnung einer LCD mit AM-Ansteuerung vom Dreianschlusselementtyp. Ihr in 3(a) gezeigter Grundaufbau umfasst ein Substrat, auf dem ein Dreianschlusselement mit einer Source, einem Gate und einem Drain in einer Matrix bereitgestellt wird, wobei eine Flüssigkristallschicht auf der Matrix vom Dreianschlusselement angeordnet ist, die aus einer Anzeigeelektrode und einem mit der Source verbundenen Kondensator zusammengesetzt ist. Ein flaches (gemeinsames) Elektrodensubstrat ohne irgendein Muster darauf wird gewöhnlicherweise für die transparente Gegenelektrode verendet, die dem Substrat der Matrixelektrode vom Dreianschlusselementtyp gegenüberliegt.
  • Beim Anwenden des Anzeigepanels gemäß dieser Erfindung entspricht die Flüssigkristallschicht in 3(a) dem Flüssigkristall 11 in 1, während die Anzeigeelektrode 20 und transparente flache Elektrode 15 in 3(a) der Glasplatte (Substrat) 12 in 1 entsprechen. Obwohl es in der Figur nicht gezeigt ist, ist die Phasenkompensationsplatte nahe der vorderen oder der hinteren Fläche des Glassubstrats angeordnet, und die untere Fläche des Kreuzpolarisators ist nahe der vorderen oder hinteren Fläche der Matrix mit drei Anschlusselementen 19 angeordnet, während die obere Fläche des Kreuzpolarisators nahe der vorderen Fläche der Phasenkompensationsplatte oder nahe der vorderen Fläche des Glassubstrats 12 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das Anzeigepanel in Bildelemente in einem Matrixarray durch die das Feld ansteuernden aktive Matrix aufgeteilt.
  • Das Arbeitsprinzip dieser Art von LCD wird in 3(b) gezeigt. Nach sequentiellem Abtasten der Elektroden (Gatebus, Abtastleitung) X1, X2, ... Xn mit einer Abtastschaltung durch das Ansteuerverfahren von einer Zeile auf einmal werden die drei Anschlusselemente an einem Gatebus sofort alle auf Kontinuität (on) gebracht, wodurch Signalladungen an alle mit diesen drei Anschlusselementen in einem Kontinuitätszustand Kondensatoren über Signalarrayelektroden (Drainbus, Signalleitung) Y1, Y2, ... Yn von einer Halteschaltung synchron mit dieser Abtastung (als Auffrischung (Aufzeichnen) definiert) gebracht werden. Diese Signalladung fährt fort, Flüssigkristalle in allen Bildelementen an dem Gatebus bis zu einer anschließenden Abtastung des Teilbildes anzuregen.
  • Obwohl ein Aufzeichnungsverfahren, das "Ansteuerverfahren von einer Zeile auf einmal" genannt wird, in 3(b) dargestellt ist, kann ein ein "gepunktetes sequentielles Ansteuerverfahren" genanntes Verfahren, bei dem Signale sequentiell in jedem Bildelement aufgezeichnet werden, ebenfalls angenommen werden, indem eine Schaltung, die einer mit einem Gatebus verbundenen Abtastschaltung entspricht, anstatt des Bereitstellens einer Halteschaltung vorgesehen wird.
  • Da die freie Zeit, bevor es den Bildelementen auf der Abtastzeile an dem Boden der Anzeige ermöglicht wird, bei einem gewünschten Halbtonbild bei dem sequentiellen Farbbeleuchtungsverfahren anzukommen, ein Drittel derjenigen bei dem Mikrofilterverfahren ist, ist es unvermeidlich, dass die Aufzeichnungszeit kurz gemacht wird. In diesem Fall wird der Ausrichtungszustand ohne Erreichen seines gesättigten Zustands durch eine gewöhnliche einzelne Aufzeichnung bei einem Flüssigkristall mit relativ niedriger Reinheit und niedriger Widerstandsfähigkeit instabil sein, wodurch manchmal die Gesamtbildqualitäten verschlechtert werden. Ein derartiges Problem könnte durch zwei- oder mehrmaliges wiederholtes Aufzeichnen vermieden werden.
  • Daher ist es bei dieser Erfindung vorzuziehen, eine Adressiervorrichtung bereitzustellen, die ein zwei- oder mehrmaliges Adressieren jedes Bildelementes während jeder Beleuchtung mit jeder Farbe ermöglicht. Dies wird die Produktionskosten verringern, da Begrenzungen auf die Reinheit des Flüssigkristalls gelockert werden. Eine derartige Aufzeichnungsvorrichtung kann ohne weiteres aufgebaut werden, da sie einer Steuerschaltung entspricht, bei der die Abtastfrequenz der Abtastschaltung in 3(b) gleich 1/N der Faltfrequenz der Halteschaltung ist, vorausgesetzt, dass die Aufzeichnungszeiten gleich N sind.
  • Aus der Tatsache, dass die Aufzeichnungszeit verkürzt wird, wie es oben beschrieben ist, ist es vorzuziehen, Polysilizium, das eine höhere Antwort-Geschwindigkeit als amorphes Silizium aufweist, das bei herkömmlichen TN-Zellen mit Farbfiltern weit verbreitet verwendet wird, als ein TFT-Material anzunehmen, das bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß dieser Erfindung vorzusehen ist.
  • Beispiele
  • Durch Verwenden einer gebogenen Zelle mit einem Zellen-Abstand von 6 μm, einer Viskosität von 27,8 mPa·s und einem Vorneigunswinkel von 5°, wobei von Chisso Co. hergestelltes LIXON TD-6004XX als Flüssigkristall verwendet wurden, wurden Anzeigeeigenschaften durch experimentelles Simulieren einer LCD mit aktiver Matrix (AM-LCD) mit TFT gemessen. Eine FET-Ansteuerschaltung (Feldeffekttransistor- Ansteuerschaltung) wurde aufgebaut, indem angenommen wurde, dass die gebogene Zelle 1 ein Bildelement einer AM-LCD ist, wie es in 4 gezeigt ist, wobei die Akkumulationskapazität des Kondensators Cs die doppelte der Flüssigkristallzelle bei diesem Experiment ist. Die ebene Lichtquelle 7 wurde aufgebaut, so dass R, G und B die hintere Fläche der gebogenen Zelle 1 durch eine Lichtleiterplatte 22 gleich und sequentiell beleuchtet, und eine Streuplatte 13 von jeder kalten Kathodenleuchtstofflampe jede Farbe von R, G und B emittiert, wie es in 5 gezeigt ist.
  • 6 ist eine veranschaulichende Zeichnung des AM-LCD-Simulationsexperiments, bei dem (a) bis (c) die Gatespannung Vg, die Drain-Spannung Vd bzw. die Source-Spannung Vs sind, während (d) und (e) eine Transmissionsgrad-Antwort-Kurve der Flüssigkristallzelle bzw. eine Ausgabe eines Hintergrundlichts sind. Die gemeinsame Spannung Vc wurde auf einen konstanten Wert (etwa 7 V) eingestellt.
  • Eine sechsmalige Auffrischung (Aufzeichnung) wurde während einer Anzeigezeit (6 ms, wie es zuvor beschrieben wurde) einer Farbkomponente für jedes Bildelement durchgeführt. Obwohl eine Aufzeichnungszeit in diesem Fall 1 ms entspricht, wurde eine Aufzeichnungszeit von 2 μs pro Abtastzeile gleich der Impulsbreite von 0,998 ms gemacht, indem beabsichtigt wurde, dass die Aufzeichnungszeit Bildelementen in der Anzeige mit 500 Abtastzeilen entspricht.
  • Der Grund, warum eine zwei- oder mehrmalige Auffrischung ausgeführt wird, ist wie folgt:
  • Die Antwort-Zeit für Ausrichtungsänderungen von Flüssigkristallmolekülen beträgt 1 bis 3 ms, was verglichen mit der Aufzeichnungszeit von 2 μs pro Abtastzeile, wie es oben beschrieben ist, sehr langsam ist. Daher ermöglicht ein zwei- oder mehrmaliges Auffrischen vor der Änderung der Ausrichtung bis zu einem erforderlichen Ausmaß eine genauere Anzeige von Halbtonbildern. Bei der Anfangsstufe der Auffrischung kann die Spannung weitergehend als die Spannung, die den gewünschten Halbtonbildern entspricht, gefolgt von einem Anlegen einer vorgeschriebenen Halbtonspannung, geändert werden. Ansonsten kann die Auffrischung nur einmal durch Auferlegen einer Spannung angewendet werden, die bestimmt wurde, indem die von Ausrichtungsänderungen begleitete elektrische Kapazitätsänderung berücksichtigt wird. Außerdem kann die Spannung, die die Änderungen von Halbtonbildern berücksichtigt, wie es oben beschrieben ist, nicht angewendet werden, wenn eine Diskrepanz bei den Halbtonbildern aufgrund einer elektrischen Kapazitätsänderung ignoriert wird. Wenn die Auffrischung nur einmal angewendet wird, wird eine Aufzeichnungszeit gleich 3 ms und die Aufzeichnungszeit pro Abtastzeile gleich 6 μs, da die Aufzeichnung innerhalb einer Hälfte der Anzeigezeit pro Farbe von 6 ms durchgeführt werden kann. Wenn eine längere Aufzeichnungszeit erforderlich ist, wird die Emissionszeit der Lichtquelle beispielsweise auf 1 ms verkürzt, so dass die Aufzeichnungszeit für das gesamte Anzeigepanel 5 ms wird, was ermöglicht, eine Zeit bis zu 10 μs pro Abtastzeit zu nehmen. Obwohl die Polarität von Vd für jede Abtastzeile umgekehrt wird, wie bei dem in 6 gezeigten Beispiel, kann die Polarität in einem Teilbild unverändert sein, während die Polarität im nächsten Teilbild umgekehrt wird. Der Grund, warum die Polarität von Vd umgekehrt wird, ist, dass, obwohl die Ausrichtung von Flüssigkristallen, mit anderen Worten der Transmissionsgrad, durch den quadratischen Mittelwert von (Vs – Vc) bestimmt und nicht von der Polarität beeinflusst wird, würde das Flüssigkristall beschädigt werden, wenn eine Spannung mit einer identischen Polarität behalten wird, um angelegt zu werden.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem ein Spannungsanlegungsmuster lediglich durch Ändern von R angelegt wurde. Ein Flüssigkristallverschluss (Halbtonveränderlicher Verschluss) wird dazu gebracht, sich innerhalb einer Anzeigezeitspanne von R zu öffnen, während er dazu gebracht wird, sich innerhalb einer Anzeigezeitspanne von G und B in 6(e) zu schließen. Die Werte von |Vs – Vc|, die offen (Halbtonbild 6) und geschlossen (Halbtonbild 1) entsprechen, betragen 6 V bzw. 2 V, wie es in 6(c) gezeigt ist. Als Ergebnis reagiert der Transmissionsgrad des Flüssigkristalls schnell auf die angelegte Spannung, wobei eine Antwort-Zeit von 3 ms bei sowohl den Anstiegs- als auch in den Abfallzeitspannen erzielt wurde, wodurch eine klare monochromatische Anzeige von R erhalten wurde.
  • Auf ähnliche Weise wurden die Experimente, bei denen der Verschluss dazu gebracht wird, sich während der Anzeigezeitspannung von G oder B zu öffnen, durchgeführt, wobei eine klare monochromatische Anzeige für G oder B erhalten wurde.
  • Es wurde ebenfalls bestätigt, dass jede synthetisierte Farbanzeige mit einem Halbtonbild von 6 durch ein Experiment erhalten werden kann, bei dem der Verschluss dazu gebracht wird, sich für zwei oder mehr kombinierte Farben von R, G und B öffnet, und dass jede synthetisierte Farbanzeige mit einer gewünschten Intensität durch ein Experiment erhalten werden kann, bei dem Ausgangs- und End-Pegel des Halbtonbilds in viele Kombinationen verschieden von einer Kombination von offen und geschlossen (Halbtonbild von 1 und 6) für jede Kombination unter R, G und B geändert werden.
  • Es wurde aus den oben beschrieben Simulationsexperimenten an einer AM-LCD klar, dass eine Vollfarbenanzeige ohne jedes Flimmern verwirklicht werden kann, wenn ein geeignetes Profil einer Ansteuerwelle angewendet wird.
  • Ein bemerkenswerter Effekt zum Verwirklichen einer Vollfarbenflüssigkristallanzeige, die keinerlei Farbfilter benötigt und gegenüber einer herkömmlichen LCD bei der Auflösung, dem Sichtwinkel und der Produktivität überlegen ist, kann gemäß dieser Erfindung gezeigt werden.

Claims (3)

  1. Flüssigkristallanzeige für einen feldsequentiellen Farbbeleuchtungsmodus mit: einem Anzeigefeld (10), bei dem eine Phasenkompensationsplatte (3) vor einer Zelle mit einem doppelbrechenden Flüssigkristallmaterial angeordnet ist; zwei gekreuzten Polarizern (5, 5), die so angeordnet sind, dass die Zelle (1) und die Phasenkompensationsplatte (3) dazwischen eingefügt sind; einer aktiven TFT-Matrix (19), die jedes einer Mehrzahl von Bildelementen durch Unterteilen eines Anzeigefelds in Elemente in einem Matrix-Array ansteuert; einer Oberflächenlichtquelle (7), die sequentiell drei Farblichter mit Rot, Grün und Blau auf die hintere Fläche des Anzeigefelds beleuchtet; einem Zellenabstand von 1,5 bis 7 μm; und einem Vorneigungswinkel von 0,1 bis 30°; dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristallzelle eine Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung umfasst, wobei die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung entweder eine Biegungs-Ausrichtung oder eine Ausrichtung mit einer Twisted-Ausrichtung in der Mitte der Zelle annehmen, wenn der Zelle eine Spannung auferlegt wird; wobei die Flüssigkristallzelle mit Biegungs-Ausrichtung eine Viskosität des Flüssigkristalls von 70 mPa oder weniger aufweist, wodurch die Flüssigkristallzelle eine Antwortzeit von etwa 3 ms oder weniger aufweist, während Halbton- und Farbbilder angezeigt werden.
  2. Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 1, die mit einer Aufzeichnungsvorrichtung zum zwei- oder mehrmaligen Ausführen einer Aufzeichnung in jedes Bildelement vor dem Beleuchten mit jedem Farblicht ausgestattet ist.
  3. Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Material für den TFT Polysilizium ist.
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