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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkristallgerät vom aktiven
Matrixtyp, und insbesondere bezieht sie sich auf ein Flüssigkristallanzeigegerät des aktiven
Matrixtyps mit einer Vielzahl vertikaler Zeilen und Schalttransistoren,
die für
die Flüssigkristalleinrichtung
eines jeden Pixels vorgesehen sind.
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Zum Stand
der Technik
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Kürzlich entwickelte
bekannte Verfahren zum Ansteuern eines Flüssigkristallanzeigegerätes zur
Anzeige von Bildern enthalten einfache Matrixansteuerverfahren,
die typischerweise in einem TN-Anzeigemodus durchgeführt werden,
einem STN-Anzeigemodus oder in einem ferroelektrischen Flüssigkristallanzeigemodus,
wobei aktive Matrixansteuerverfahren mit zwei Anschlüssen unter
Verwendung von MIM und Dioden und aktive Matrixansteuerverfahren
mit drei Anschlüssen,
die a-Si-TFT oder Poly-Si-TFT verwendet werden.
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Zwischenzeitlich
bekannt gewordene Verfahren zum Ansteuern von Flüssigkristallfeldern enthalten
zeilensequentielle Abtastverfahren, die eingerichtet sind zum Neuschreiben
der Spannung aller Pixel einer Zeile in einer einzelnen Horizontalabtastperiode,
und punktsequentielle Abtastverfahren, die eingerichtet sind zum
seriellen Neuschreiben der Spannung eines jeden Pixels. Wird ein
Flüssigkristallfeld mit
einer Gleichspannung angesteuert, dann kommt es zu elektrochemischen
Reaktionen im Flüssigkristallmaterial,
dem ausgerichteten Film und/oder der Schnittstelle desselben, wodurch
die Qualität
des angezeigten Bildes verschlechtert wird. Eine Technik der Polaritätsumkehr
der Datensignale oder derjenigen des Anlegens einer Wechselspannung
zum Ansteuern des Flüssigkristallfeldes
wird allgemein verwendet, um dieses Problem zu umgehen. Die Wechselstromansteuertechnik
verwendet sowohl ein Zeileninversionssystem der Umkehr der Polarität bezüglich einer
Abtastzeile durch Abtastzeilenbasis beziehungsweise ein Feldinversionssystem
der Umkehr der Polarität
eines Feldes auf Feldgrundlage, um das Zwischenbildflimmern und
Zwischenzeilenflimmern daran zu hindern, stattzufinden.
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6 der beiliegenden Zeichnung
veranschaulicht schematisch ein Schaltbild eines Pixels einer bekannten
aktiven Matrixschaltung. Unter Bezug auf 6 gezeigt ist eine Vertikalsignalleitung 61,
einer Abtastleitung 62 und ein Schaltpixeltransistor 63. Bezugszeichen
Cadd bedeutet eine Haltekapazität, und
Bezugszeichen LC bedeutet ein Flüssigkristall. Angemerkt
sei, daß der
Schaltpixeltransistor 63 ein Transistor des n-Kanal-Typs
ist. Eine aktive Matrixschaltung mit dem oben beschriebenen Aufbau
leidet unter diesen Problemen, wie sie nachstehend erläutert sind,
weil der Pixeltransistor 63 ein Transistor des n-Kanal-Typs
ist.
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Die
Wechselstromansteuertechnik wird normalerweise in einem Flüssigkristallgerät angewandt, um
die Verschlechterung (das Phänomen
des Hängenbleibens)
vom Flüssigkristall
LC des Gerätes
zu vermeiden. Das beaufschlagende Bildsignal kann entweder eine
positive Polarität
oder eine negative Polarität
bezüglich
des Mittenpotentials aufweisen, wie in 7A gezeigt, und von daher ist es erforderlich,
eine große
Amplitude aufzubauen. Wie in 7B gezeigt,
ist der Impuls der Abtastzeile 62 erforderlich, eine gleichgroße Amplitude
zu haben, die gewonnen wird durch Hinzufügen einer Amplitude entsprechend
einem Schwellwert eines Transistors 63 zu dieser des Bildsignals.
Des weiteren wird der auftretende Schwellwert vom Transistor 63 angehoben,
in dem Maß,
wie sich das Potential des Transistors 63 erhöht, auf
Grund des rückwirkenden
Vorspanneffektes. Die Amplitude der Impulse der Abtastzeile 62 werden
selbst größer, wenn
die Vorspannwirkung berücksichtigt
wird, so daß folglich
eine hohe Lieferspannung erforderlich ist für die Ansteuerung. Die Verwendung
einer derartig hohen Spannung hebt unvermeidlich den Stromverbrauch
an.
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8 stellt in schematischer
Weise ein Schaltbild eines Pixels einer anderen bekannten aktiven
Matrixschaltung dar. Unter Bezug auf 8 enthält das Pixel
eine Signalleitung 61, einer Abtastleitung 64,
eine Abtastleitung 65, die relativ zur Abtastleitung 64 invers
ist, einen Pixeltransistor 66 vom n-Kanal-Typ, einen Pixeltransistor 67 vom
p-Kanal-Typ, eine Haltekapazität
Cadd und Flüssigkristall LC.
Mit einer derartigen Schaltungsanordnung ist keine zusätzliche
Amplitude gemäß einem
Schwellwert erforderlich, und von daher genügt es, daß die Abtastleitung 64 eine
Amplitude hat, die im wesentlichen dieselbe ist wie die vom Bildsignal,
das dort anliegt, weil der Wiederstand vom leitenden Transistor 67 des
n-Kanal-Typs erhöht
ist, während
derjenige des Transistors 66 vom p-Kanal-Typ verringert
ist, in einem Bereich, bei dem die Signalspannung hoch ist, wohingegen
der Wiederstand bei leitendem Transistor 66 des n-Kanal-Typs
verringert ist, während
derjenige des Transistors 67 vom p-Kanal-Typ in einem Bereich
erhöht
ist, bei dem die Signalspannung so niedrig ist, daß ein konstanter
Wiederstand beim leitenden Transistor realisiert wird über den
gesamten Bereich der Änderung
von der Signalspannung.
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In
der oben beschriebenen aktiven Matrixschaltung werden sowohl der
Transistor 66 vom n-Kanal-Typ als auch der Transistor 67 vom
p-Kanal-Typ unter allen Umständen
gleichzeitig leitend geschaltet. Jedoch ist es hinreichend, lediglich
den Transistor 67 vom p-Kanal-Typ leitend zu schalten, wenn
ein Bildsignal (mit einer positiven Polarität) mit einer Spannung, die
höher ist
als das Mittelpotential, auf ein Pixel geschrieben wird, und lediglich
der Transistor 66 des n-Kanal-Typs, wenn ein Bildsignal
(mit einer negativen Polarität)
mit einer Spannung, die niedriger ist als das Mittelpotential, auf
ein Pixel geschrieben wird. Es ist nicht wünschenswert, die beiden Transistoren
gleichzeitig leitend zu schalten vom Gesichtspunkt des Strombedarfs.
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9A zeigt ein Schaltbild
einer Schaltung, die eingerichtet ist zur Übertragung eines Signals auf vertikale
Signalleitungen 90, 91. Unter Bezug auf 9A wird
dem Signal (1) der Polaritätsinversionsschaltung 81 zugeführt, die
das Signal weiterleitet auf eine gemeinsame Übertragungssignalleitung 87 und
auf CMOS-Übertragungsschalter 83, 84.
Die CMOS-Übertragungsschalter 83, 84 werden ein-/ausgeschaltet
gemäß Steuersignalen 88, 89 aus Horizontalabtastschaltung 82 und
auf dem Wege von Invertern 85, 86, so daß die Bildsignale
auf die Vertikalsignalleitungen 90, 91 in abwechselnder
Art ausgegeben werden.
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Wie
zuvor beschrieben, hat ein Signal mit regelmäßig invertierter Polarität und periodisch
invertierter Polarität
den Vertikalsignalleitungen 90, 91 zugeführt zu werden.
Unter Bezug auf 9B wird
das Bildsignal (1) übertragen,
um eine Wellenform zu zeigen, die unter (3) dargestellt ist gemäß einem
Polaritätsinversionssignal
INV (2). Aus dem Grund, der zuvor beschrieben wurde, und zwar an
Hand 8, sind die CMOS-Übertragungsschalter vorzugsweise als Übertragungsschalter 83, 84 in
Verwendung, so daß das
Signal ohne Verluste bei der Amplitude übertragen werden kann. Mit
irgendeiner der zuvor beschriebenen bekannten Techniken wird eine
komplizierte Signalverarbeitungsschaltung erforderlich, ein Bildsignal
gemäß einem
Polaritätsinversionssignal INV
umzukehren, und (2) zusätzlich
müssen CMOS-Übertragungsschalter
verwendet werden für die Übertragungsschalter 83, 84,
womit folglich der Schaltungsumfang erweitert wird.
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Das
Dokument EP-A-0 506 530 offenbart eine Flüssigkristallanzeige vom aktiven
Matrixtyp mit einer Vielzahl von Spaltenleitern und einer Vielzahl von
Zeilenleitern. Ungradzahlig bezifferte Spaltenleiter sind verbunden
mit einer Steuerschaltung, die versorgt wird mit einer positiven
Spannung, und gradzahlig bezifferte Spaltenleiter sind verbunden
mit einer Steuerschaltung, die mit einer negativen Spannung gespeist
wird. Ungradzahlig bezifferte Zeilenleiter werden angesteuert durch
eine Adressenschaltung, und gradzahlig numerierte Zeilenleiter werden angesteuert
durch eine andere Adreßschaltung.
Die Spalten- und Zeilenleiter legen eine Matrix von Zellen für den Flüssigkristall
fest, und jede Zelle ist mit dem Spaltenleiter nach links davon
verbunden durch einen ersten Transistor, der gesteuert wird vom
Zeilenleiter darüber
und ist auch verbunden mit dem Spaltenleiter rechts davon eines
zweiten Transistors, der gesteuert wird durch den Zeilenleiter darunter.
Während
ungradzahlige Bilder werden die ungradzahlig numerierten Zeilenleiter
adressiert. Jeder ungradzahlig numerierte Zeilenleiter schaltet
somit die ersten Transistoren einer jeden Zelle darunter leitend, um
jede dieser Zellen mit dem Spaltenleiter nach links zu verbinden,
und gleichzeitig schaltet jede ungradzahlig numerierte Zeilenleiter
die zweiten Transistoren der Zellen darüber leitend, in dem jede jener Zelle
mit dem Spaltenleiter nach rechts verbunden wird. Bei gradzahligen
Bildern werden die gradzahlig numerierten Zeilenleiter adressiert.
Jede dieser schaltet alle Zellen darüber leitend und alle dieser Zellen
darunter in derselben Weise, wie bei den ungradzahlig numerierten
Zeilenleitern. Bei abwechselnden Bildern ist jede Zelle folglich
abwechselnd mit dem Spaltenleiter links davon durch den ersten Transistor
oder den Spaltenleiter nach rechts davon durch den zweiten Transistor
verbunden. Da abwechselnde Spaltenleiter mit entgegengesetzter Spannung
einer Vielzahl gesteuerter Schaltungen verbunden sind, verursacht
dies, daß die
Polarität des
an jede Zelle angelegten Signals von Bild zu Bild sich ändert.
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Das
Dokument JP-A-5-289107 offenbart eine aktive Matrixflüssigkristallanzeige,
bei der jede Zelle verbunden ist mit einer jeweiligen Spaltensignalleitung
durch verkettete Zwillingsübertragungstore von
PMOS und NMOS. Komplementärpaare
von Zeilenleitern sind vorgesehen und verbunden mit einer jeweiligen
einer PMOS-Steuerelektrode und beziehungsweise einer NMOS-Steuerelektrode.
Diese Anordnung versucht, eine niedrige Abtastspannung zu verwenden
und verringert den Spannungsabfall der Signalspannung, wodurch der
Stromverbrauch verringert wird. Die Anordnung gleicht jener in 8 der vorliegenden Anmeldung.
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Das
Dokument JP-A-9-230321 (und entsprechend US-A-5 825 443, die veröffentlicht
wurde nach dem Prioritätstag
der vorliegenden Anmeldung) offenbart eine Farbflüssigkristallanzeige,
bei der weißes
Licht geteilt wird in drei Lichtstrahlen der Primärfarben
durch dichroitisches Spiegeln. Die dreifarbigen Strahlen werden
reflektiert von einem Reflektionsflüssigkristallfeld und treffen
erneut auf die Mikrolinsenanordnung auf. Das rote, grüne und blaue Licht,
das von den roten, grünen
und blauen Zellen für
dasselbe Bildelement reflektiert werden, treten durch drei jeweilige
Mikrolinsen ein und treten aus folgend der Reflektion durch eine
gemeinsame vierte Mikrolinse. Da die Lichtstrahlen für ein Bildelement aus
einer einzigen Mikrolinse projiziert werden, hat ein auf einem Bildschirm
angezeigtes Farbbild keine Verschwimmen und keine Unschärfen unter
den drei Primärfarben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Nach
einem ersten Aspekt der der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist
ein Flüssigkristallgerät des aktiven
Matrixtyps nach Patentanspruch 1 und ein Flüssigkristallanzeigegerät nach Patentanspruch 12.
Optionale Merkmale sind in den restlichen Patentansprüchen angegeben.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung können ein
Flüssigkristallanzeigegerät vom aktiven
Matrixtyp schaffen, das angesteuert wird mit einer niedrigen Spannung,
einem verringerten Strombedarf und verringertem Schaltungsumfang
ohne die Qualität
des angezeigten Bildes zu opfern.
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Durch
Einrichten der Lieferung der ersten und zweiten Vertikalsignalleitung
mit Signalspannungen, die relativ zueinander invertierte Polaritäten haben,
ist es möglich,
die Bildsignale mit invertierten Polaritäten an die Pixelelektroden bei
geringem Stromverbrauch zur Anzeige hoch qualitativer Bilder zu
liefern, die flimmerfrei sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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1 ist ein Ersatzschaltbild
eines ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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2 ist ein Ersatzschaltbild
eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung;
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3 ist ein Zeitdiagramm,
das die Arbeitsweise vom zweiten Ausführungsbeispiel darstellt, nach
der Erfindung;
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4 ist ein Ersatzschaltbild
eines dritten Ausführungsbeispiels
nach der Erfindung;
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5 ist ein schematisches
Blockdiagramm einer Signalverarbeitungsschaltung, die sich zum Zwecke
dieser Erfindung einsetzen läßt;
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6 ist ein schematisches
Schaltbild eines bekannten Flüssigkristallansteuerschalters;
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7A und 7B sind grafische Darstellungen des Betriebs
eines bekannten Flüssigkristallansteuerschalters;
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8 ist ein schematisches
Schaltbild eines anderen bekannten Flüssigkristallansteuerschalters;
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9A ist ein schematisches
Schaltbild eines noch anderen bekannten Flüssigkristallansteuerschalters;
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9B ist eine grafische Darstellung
der Arbeitsweise des bekannten Flüssigkristallansteuerschalters
von 9A;
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10A, 10B und 10C sind
schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels vom optischen
System eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp, nach der vorliegenden Erfindung;
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11A, 11B und 11C sind
Grafen, die die spektralen Reflektionseigenschaften der dichroitischen
Reflektionsspiegel zeigen, die verwendet werden für das optische
System eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp, nach der vorliegenden Erfindung;
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12 ist eine schematische
perspektivische Ansicht des Farbtrenn/Beleuchtungsabschnitts vom
optischen System eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp, nach der vorliegenden Erfindung;
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13 ist eine schematische
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines Flüssigkristallfeldes,
nach der Erfindung;
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14A, 14B und 14C sind
schematische Darstellungen des Prinzips der Farbtrennung und Farbzusammensetzung,
die ein Flüssigkristallfeld
voraussetzt, nach der Erfindung;
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15 ist eine vergrößere Aufsicht
auf das erste Ausführungsbeispiels
des Flüssigkristallfeldes, nach
der Erfindung;
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16 ist eine schematische
Darstellung eines Teils des optischen Projektionssystems eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp, nach der Erfindung;
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17 ist ein schematisches
Blockdiagramm der Ansteuerungsschaltung eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp, nach der Erfindung;
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18 ist eine vergrößerte Teilaufsicht
eines auf dem Anzeigebildschirm eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp projizierten Bildes, nach der Erfindung;
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19 ist eine vergrößere Teilaufsicht
eines anderen Ausführungsbeispiels
eines Flüssigkristallfeldes,
nach der Erfindung;
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20 ist eine schematische
Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels
eines Flüssigkristallfeldes
von 19;
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21 ist eine vergrößerte Teilaufsicht
eines noch anderen Ausführungsbeispiels
eines Flüssigkristallfeldes,
nach der Erfindung;
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21B ist eine schematische
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
eines Flüssigkristallfeldes
von 21A;
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22 ist eine schematische
Darstellung des Flüssigkristallfeldes
eines Flüssigkristallgerätes, das
darstellt, wie Lichtflüsse
verlaufen; und
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23 ist eine schematische
Darstellung der Anordnung von Farbpixel des Flüssigkristallfeldes eines Flüssigkristallgerätes.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachstehend
beschrieben ist die vorliegende Erfindung in mehr Einzelheiten unter
Bezug auf die beiliegende Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 ist ein Ersatzschaltbild
eines ersten Ausführungsbeispiels
nach der Erfindung. Unter Bezug auf 1 gezeigt
ist ein n-Kanal-Transistor 11, der als Pixelschalter arbeitet,
ein p-Kanal-Transistor 12, der ebenfalls als Pixelschalter
arbeitet, eine Pixelelektrode 13 zum Anlegen eines Videosignals
an den Flüssigkristall
LC und Haltekapazität
Cadd, Vertikalleitungen 14, 15, sowie Abtastleitungen 16, 17.
In diesem Ausführungsbeispiel
sind die Drain-Elektroden (oder Source-Elektroden) zweier Transistoren 11, 12 unterschiedlichen
Leitfähigkeitstyps
mit einer jeden Pixelelektrode 13 verbunden, und die Source-Elektrode
(oder Drain-Elektrode, welche immer geeignet ist), der Transistoren 11, 12 sind
verbunden mit jeweiligen Vertikalleitungen 14, 15.
Darüber
hinaus sind die Gate-Elektroden der Transistoren 11, 12 mit
jeweiligen Abtastleitungen 16, 17 verbunden.
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Ein
Flüssigkristallanzeigegerät, das typischerweise
angesteuert wird durch Wechselstrom, um den Flüssigkristall des Gerätes vor
Verschlechterung zu schützen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird
die Abtastleitung 17 ausgewählt, um nur den p-Kanal-Transistor 12 leitend
zu schalten, wenn ein Signal (wird als positiv polarisiertes Bildsignal
nachstehend bezeichnet) mit einer Spannung, die höher ist
als das Mittenpotential (Gegenelektrodenpotential), angelegt an
die Pixelelektrode 13, so daß das Signal auf die Pixelelektrode 13 aus
der Vertikalsignalleitung 15 geschrieben werden kann.
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Unter
dem Gegebenen wird die Abtastleitung 16 ausgewählt, um
nur den n-Kanal-Transistor 11 leitend zu schalten, wenn
ein Signal (wird nachstehend als negativ polarisiertes Bildsignal
bezeichnet) mit einer Spannung, die geringer ist als das Mittenpotential,
an die Pixelelektrode 13 angelegt, so daß das Signal
auf die Pixelelektrode 13 von der Vertikalsignalleitung 14 geschrieben
werden kann. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Signalpolarität zur Anzeige
von Bildern in stabiler Weise anzulegen und sowohl die Versorgungsspannung
als auch den Stromverbrauch zu verringern, weil nur der p-Kanal-Transistor 12 zum
Schreiben eines positiv polarisierten Bildsignals leitend geschaltet
ist, wohingegen nur der n-Kanal-Transistor 13 für das Schreiben
eines negativ polarisierten Bildsignals leitend geschaltet ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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2 ist ein Ersatzschaltbild
eines zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. In 2 bedeutet
Bezugszeichen G1 und G2 Ausgangssignale von Vertikalabtastschaltung 30,
und Bezugszeichen INV bedeutet ein Polaritätsumkehrsignal. Bezugssymbole
H1n bis H4n und H1p bis H4p bedeuten jeweilige Vertikalsignalleitungen,
wohingegen Bezugszeichen 21 bis 24 jeweilige UND-Glieder
darstellen. Bezugszeichen 25 bis 29 bedeuten jeweilige
INV-Glieder. Bezugszeichen 31 und 32 bedeuten
eine negative beziehungsweise eine positive Polaritätsbildsignalanlegeschaltung,
und Bezugszeichen 34 bedeutet einen n-Kanal-MOS-Schalttransistor,
der als Pixelschalter arbeitet, wohingegen Bezugszeichen 35 einen
p-Kanal-MOS-Schalttransistor bedeutet, der ebenfalls als Pixelschalter
arbeitet, Bezugszeichen 36 eine Haltkapazität, und Bezugszeichen 37 bedeutet
einen Flüssigkristall,
wohingegen Bezugszeichen 38 eine Pixelelektrode zum Anlegen
einer Spannung an den Flüssigkristall
als Funktion des eingegebenen Bildsignals bildet. Da die Komponenten
der Pixel in derselben Weise arbeiten wie ihre Gegenstücke des ersten
Ausführungsbeispiels,
werden sie nicht weiter beschrieben. 3 ist
ein Zeitdiagramm, das die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels
der Erfindung darstellt.
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Unter
Bezug auf 2 sind Abtastleitungen S1n,
S3n mit den Gate-Elektroden der n-Kanal-Transistoren 34 und
den ungradzahligen Leitungen verbunden, die jeweils verbunden sind
mit den Abtastleitungen S2p, S4p, mit denen die Gate-Elektroden
der p-Kanal-Transistoren 35 auf den benachbarten gradzahligen
Leitungen über
die jeweiligen INV-Glieder 27, 29 verbunden sind.
Gleichermaßen
sind Abtastleitungen S2n, S4n, mit denen die Elektroden der n-Kanal-Transistoren 34 auf
den gradzahligen Leitungen verbunden sind, jeweils mit den Abtastleitungen
S1p, S3p verbunden, die wiederum mit den Gate-Elektroden der p-Kanal-Transistoren 35 auf
den benachbarten ungradzahligen Leitungen verbunden sind, über die
jeweiligen INV-Glieder 26, 28. Mit dieser Anordnung
werden Transistoren unterschiedlicher Leitfähigkeit gleichzeitig auf jeder
benachbarten zweiten Leitung leitend geschaltet.
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Ein
negativ polarisiertes Bildsignal wird zwischenzeitlich an die Vertikalsignalleitungen
H1n durch H4n angelegt aus der Bildsignalanlegeschaltung negativer
Polarität 31 und
ein positiv polarisiertes Bildsignal wird an die Vertikalsignalleitungen
H1p bis H4p aus der Bildsignalanlegeschaltung positiver Polarität angelegt.
Bildsignale unterschiedlicher Polaritäten werden somit auf Pixelelektroden
auf beliebige benachbart befindliche zwei Leitungen gleichzeitig
angelegt. Darüber
hinaus werden Signale, die logische Produkte (UND) der Ausgangssignale
G1, G2 der Vertikalabtastschaltung 30 und dem Polaritätsinversionssignal
INV an die Abtastleitungen S1n, S3n angelegt, wohingegen Signale,
die die logischen Produkte (UND) von den Ausgangssignalen G1, G2 darstellen,
und ein Signal, gewonnen durch Invertieren des Polaritätsumkehrsignals
INV mittels Inverter 25 werden an die Abtastleitungen S2n,
S4n geliefert.
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Das
Signal INV ist nun auf dem Pegel HIGH im ersten Teilbild, und S1n,
S2p, S3n und S4p werden sequentiell während der Periode ausgewählt, so daß ein Bildsignal
negativer Polarität
auf die Pixel der ungeradzahligen Zeilen geschrieben wird, während ein
Bildsignal positiver Polarität
auf die Pixel der geradzahligen Zeilen geschrieben wird, hierzu
siehe 3. Das Signal
INV ist auf dem Pegel LOW im zweiten Teilbild, und S1p, S2n, S3p
und S4n werden sequentiell während
dieser Periode ausgewählt,
so daß ein
Bildsignal positiver Polarität
auf die Pixel der ungeradzahligen Zeilen geschrieben wird, während ein
Bildsignal negativer Polarität
auf die Pixel der geradzahligen Zeilen geschrieben wird.
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Mit
dieser Anordnung ist es nun möglich,
das Flüssigkristallanzeigegerät anzusteuern,
die Polarität von
Zeile zu Zeile und Teilbild zu Teilbild auf der Grundlage zur Anzeige
hochqualitativer Bilder ohne Verwendung einer umfangreichen Schaltung
zu invertieren, womit sonst der Stromverbrauch ansteigen würde.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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4 ist ein Ersatzschaltbild
eines dritten Ausführungsbeispiels
nach der Erfindung. In 4 bedeuten
Bezugszeichen 41 bis 48 Übertragungsschalter, von denen
Signalübertragungsschalter 41 bis 44 jeweils
n-Kanaltransistoren enthalten, während
die Signalübertragungsschalter 45 bis 48 jeweils über p-Transistoren
verfügen.
Bezugszeichen 54 und 55 bedeuten n-Kanal-MOS-Transistoren
beziehungsweise p-Kanal-MOS-Transistoren,
die als Pixelschalter arbeiten, und Bezugszeichen 56 bedeutet
Haltekapazitäten
zum Halten des angelegten Pixelsignals, wohingegen Bezugszeichen 57 dem Flüssigkristall
und Bezugszeichen 58 Pixelelektroden bedeutet zum Anlegen
einer Spannung an den Flüssigkristall
als Funktion der Pixelanlegesignale.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
sind die Signalübertragungsschalter 41 bis 44 zum Übertragen von
Bildsignalen für
die Vertikalsignalleitungen 49, an die die Source-Elektroden
(oder die Drain-Elektroden) der n-Kanal-Pixeltransistoren 54 angeschlossen sind,
nur n-Kanal-Transistoren 41 bis 44 enthalten, wohingegen
die Signalübertragungsschalter 45 bis 48 zum Übertragen
von Bildsignalen auf die Vertikalsignalleitungen 50, zu
denen die Source-Elektroden (oder Drain-Elektroden, wie auch immer
passend) der p-Kanal-Pixeltransistoren 55 verbunden sind
und nur p-Kanaltransistoren 45 bis 48 enthalten.
In 4 bedeutet Bezugszeichen
VIDEO1 ein Bildsignal negativer Polarität, und Bezugszeichen VIDEO2
bedeutet ein Bildsignal positiver Polarität. Mit dieser Anordnung kann
der Bereich, den die Signalübertragungsschalter 41 bis 48 belegen,
verringert werden, ohne daß Übertragungskapazität der Schalter
geopfert wird.
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5 ist ein schematisches
Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung, die sich zum Zwecke
der Erfindung verwenden läßt, und
die eingerichtet ist zum Erzeugen positiver und negativer Bildsignale.
Angemerkt sei, daß mit
der Schaltung von
2 Bildsignale
negativer und positiver Polarität nacheinander
für die
ungeradzahligen Zeilen und geradzahligen Zeilen angelegt werden
müssen,
und zwar jedesmal mit umgekehrter Polarität. Mit der Schaltung von
5 werden jedoch Originalsignale getrennt
in jene für
ungeradzahligen Zeilen und jene für geradzahlige Zeilen durch
die Signalverarbeitungsschaltung
71. Falls erforderlich,
führt die
Signalverarbeitungsschaltung
71 andere Operationen aus, einschließlich Interpolationen
zum Ändern
der Auflösung
und der
-Korrekturanpassung
mit den elektrooptischen Eigenschaften des Flüssigkristalls. Die Bildsignale
für ungeradzahlige
Zeilen und jene für
geradzahlige Zeilen werden dann transformiert in Signale eines Pegels,
der gut ist zum Anlegen an den Flüssigkristall mittels der Bildsignalerzeugungsschaltung
75 für positive
Polarität
und der Bildsignalerzeugungsschaltung
76 für negative
Polarität
mit Hilfe eines Multiplexers
73. Der Multiplexer
73 kann
das Ziel der Bildsignale für
ungeradzahlige Zeilen und jene für geradzahlige
Zeilen mit dem Polaritätsinversionssignal
INV und dem Inverter
72 umschalten.
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Mit
der obigen Anordnung können
Bildsignal für
ungeradzahlige Zeilen umgeschaltet werden auf positive Polarität oder auf
negative Polarität,
und gleichermaßen
jene für
geradzahligen Zeilen lassen sich umschalten auf negative Polarität oder die
positive Polarität,
welche immer auch geeignet ist, jedesmal wenn die Polarität umgekehrt
wird, so daß die
Bilder mit der Schaltung von 2 oder
von 4 angezeigt werden
können.
Somit ist es nicht länger
erforderlich, die Signalverarbeitungsschaltung 71 mit einer
Polaritätsinvertierfunktion
bereitzustellen, um in konsequenter Weise den Schaltungsaufbau zu
vereinfachen.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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10A bis 10C sind Darstellungen eines Ausführungsbeispiels
vom optischen System eines Flüssigkristallanzeigegerätes für Vorder-
und Hinterprojektion mit einem Flüssigkristallanzeigegerät nach der
Erfindung. 10A zeigt
eine Aufsicht, 10B zeigt
eine Vorderansicht, und 10C zeigt eine
Seitenansicht. Unter Bezug auf die 10A bis 10C gezeigt sind Projektionslinsen 1301,
die ein Bild auf den Bildschirm projizieren, ein Flüssigkristallfeld 1302 mit
einer Mikrolinse, einen Polarisationsstrahlaufspalter (PBS 1303),
einen dichroitischen Reflexionsspiegel 1340 für R (rotes
Licht), einen dichroitischen Reflexionsspiegel 1341 für B/G (blaues
und grünes
Licht), einen blau reflektierenden dichroitischen Spiegel 1342,
einen Weißlichtreflexionsspiegel 1343 hohen
Reflexionsvermögens,
einer Fresnel-Linse 1350, einer Konvexlinse 1351,
einem Stangenintegrator 1306, einem elliptischen Reflektor 1307,
einer Bogenlampe 1308 und beispielsweise einem Halogenidmetall
oder UHP.
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Angemerkt
sei, daß der
dichroitische Reflexionsspiegel 1340 für Rot, der dichroitische Reflexionsspiegel 1341 für Blau und
Grün und
der dichroitische Reflexionsspiegel 1342 für Blau jeweilige
Spektralreflexionseigenschaften haben, die in den 11A bis 11C dargestellt
sind. Die dichroitischen Spiegel und der Hochreflexionsspiegel 1343 sind dreidimensional
angeordnet, wie die perspektivische Ansicht von 12 zeigt, um das weiße Beleuchtungslicht zu teilen
und R-, G- und B-Licht zu separieren, wie nachstehend beschrieben
ist, um Lichtstrahlen der drei Primärfarben zu veranlassen, auf
das Flüssigkristallfeld 1302 mit
jeweiligen Winkeln zu strahlen, die sich dreidimensional voneinander
unterscheiden.
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Die
Arbeitsweise vom optischen System ist nachstehend in Hinsicht auf
den Verarbeitungsweg des Lichtflusses beschrieben. Der Lichtfluß, den die Lampe 1308 der
Lichtquelle des Systems emittiert, ist derjenige des weißen Lichts
und wird konvergiert durch den elliptischen Reflektor 1307 hin
zur Einlaßstelle
des Integrators 1306, der davor angeordnet ist. Da der
Lichtfluß durch
den Integrator 1306 mit wiederholten Reflexionen läuft, ist
die räumliche
Intensitätsverteilung
des Lichtflusses vereinheitlicht. Nach dem Herauskommen des Lichtflusses
aus dem Integrator 1306 wird das Licht entlang der x-Richtung (wie
in der Vorderansicht von 10B gezeigt)
durch die konvexe Linse 1351 und die Fresnel-Linse 1350 parallel
gerichtet, bevor der dichroitische Reflexionsspiegel 1342 für Blau erreicht
ist. Nur blaues Licht wird vom dichroitischen Reflexionsspiegel 1342 reflektiert
und auf den dichroitischen Reflexionsspiegel 1340 für rotes
Licht gerichtet, und zwar längs
der z-Achse in Richtung nach unten in 10B,
womit ein vorbestimmter Winkel bezüglich der z-Achse gezeigt ist.
-
Anderes
Licht als das blaue Licht (R/G-Licht) durchläuft den dichroitischen Spiegel 1342 für Blau und
wird rechtwinklig vom hochreflektierenden Spiegel 1343 reflektiert
in die Richtung der z-Achse (nach unten) und auch auf den dichroitischen
Reflexionsspiegel 1342 für Rot gerichtet. Unter Bezug
auf die Vorderansicht von 10A sind
sowohl der dichroitische Spiegel 1342 für Blaureflexion und der Hochreflexionsspiegel 1343 angeordnet,
den Lichtfluß zu
reflektieren, der vom Integrator 1306 kommt (längs der Richtung
der x-Achse) in die Richtung der z-Achse (nach unten), wobei der
Hochreflexionsspiegel 1343 um die Drehachse geneigt ist,
oder um die y-Achse, und zwar genau um 45° bezüglich der x-y-Ebene. Andererseits
ist der dichroitische Spiegel 1342 für die Blaureflexion um die
Drehachse geneigt, oder um die y-Achse, um einen Winkel, der weniger
als 45° bezüglich der
x-y-Ebene beträgt.
-
Während das
R/G-Licht, das der Hochreflexionsspiegel 1343 reflektiert,
parallel gerichtet ist zur z-Achse, wird B-Licht vom dichroitischen
Spiegel 1342 mit Blaureflexion nach unten gerichtet, womit ein
vorbestimmter Winkel bezüglich
der z-Achse gezeigt ist (geneigt in der x-z-Ebene). Angemerkt sei, daß das Ausmaß der Verschiebung
vom Hochreflexionsspiegel 1343 und dem dichroitischen Spiegel 1342 für Blaureflexion
relativ zueinander und der Neigungswinkel des dichroitischen Spiegels
für Blaureflexion
so gewählt
ist, daß die
prinzipiellen Lichtstrahlen der drei Primärfarben einander auf dem Flüssigkristallfeld 1302 kreuzen,
um das B-Licht und das R/B-Licht
eine identische Überdeckung
des Flüssigkristallfeldes 1302 zeigen
zu lassen.
-
Die
Flüsse
des R/G/B-Lichts nach unten (längs
der z-Achse) laufen dann fort zum dichroitischen Spiegel 1340 für Rotreflexion
und den dichroitischen Spiegel 1341 für Blau/Grünreflexion, die sich unter
dem dichroitischen Spiegel 1342 für Blaureflexion befinden und
dem Hochreflexionsspiegel 1343. Der dichroitische Spiegel 1341 für Blau/Grünreflexion ist
um die Drehachse geneigt oder die x-Achse, und zwar um 45° bezüglich der
x-z-Ebene, wohingegen der dichroitische Spiegel 1340 für Rotreflexion
um die Drehachse geneigt ist oder um die x-Achse, und zwar um einen
Winkel, der geringer als 45° bezüglich der x-z-Ebene
ist. Von den eintreffenden Lichtflüssen von R, G, B durchlaufen
zuerst jene des B/G-Lichts den rotreflektierenden dichroitischen
Spiegel 1340 und werden rechtwinklig bezogen auf die y-z-Ebene
reflektiert vom B/G-reflektierenden
dichroitischen Spiegel 1341 und in die positive Richtung
der y-Achse gelenkt, bevor sie im Wege von PBS 1303 polarisiert werden
und beleuchten das Flüssigkristallfeld 1302, das
horizontal auf der x-y-z-Ebene angeordnet ist. Von den Lichtflüssen B/G
zeigt diejenige des B-Lichtes einen vorbestimmten Winkel bezüglich der
x-Achse (geneigt in der x-z-Ebene),
wie zuvor beschrieben (siehe 10A und 10B), so daß nach erfolgter
Reflexion vom dichroitischen Spiegel 1341 für B/G-Reflexion
der vorbestimmte Winkel bezüglich
der x-Achse beibehalten wird (geneigt in der x-y-Ebene) und beleuchtet
das Flüssigkristallfeld 1302 mit
einem Einfallswinkel, der dem vorbestimmten Winkel gleicht (bezogen
auf die x-y-Ebene).
-
Der
Fluß des
G-Lichts wird andererseits rechtwinklig vom B/G-reflektierenden
dichroitischen Spiegel 1341 reflektiert und läuft fort
in die positive Richtung der y-Achse, bevor er polarisiert wird
und trifft auf das Flüssigkristallfeld 1302 senkrecht
mit einem Einfallswinkel von 0°.
Der Fluß vom
R-Licht wird reflektiert vom R-reflektierenden dichroitischen Spiegel 1340,
der stromabwärts
angeordnet ist bezogen auf den B/G-reflektierenden dichroitischen Spiegel 1341,
wie darüber
in positiver Richtung der y-Achse angezeigt ist, und schreitet fort
längs der
positiven Richtung der y-Achse, die einen vorbestimmten Winkel bezogen
auf die y-Achse zeigt (geneigt in y-z-Ebene), wie in 10C gezeigt (Queransicht), bevor
die Polarisation erfolgt vom PBS 1303 und trifft auf auf
das Flüssigkristallfeld 1302 mit
einem Einfallswinkel, der dem vorbestimmten Winkel gleicht (bezogen
auf die y-z-Ebene). Wie zuvor angezeigt, wird der Umfang der Verschiebung
des B/G-reflektierenden
dichroitischen Spiegels 1341 und des R-reflektierenden dichroitischen Spiegels 1340 bezogen aufeinander
und den Neigungswinkel des R-reflektierenden dichroitischen Spiegels
so ausgewählt,
daß die
prinzipiellen Lichtstrahlen der drei Primärfarben einander auf dem Flüssigkristallfeld 1321 kreuzen, um
die Lichtflüsse
von R, G, B eine identische Bedeckung auf dem Flüssigkristallfeld 1302 zeigen
zu lassen.
-
Die
Grenzfrequenz des B-reflektierenden dichroitischen Spiegels 1342 beträgt 480 nm,
wie in 11A gezeigt,
und diejenige des B/R-reflektierenden dichroitischen Spiegels 1341 beträgt 570 nm,
wie in 11B gezeigt,
wohingegen diejenige des R-reflektierenden dichroitischen Spiegels 1340 600
nm beträgt,
wie in 11C gezeigt. Überflüssiges Orangelicht
wird somit ausrangiert nach Durchlaufen des B/G-reflektierenden
dichroitischen Spiegels 1341, um einen optimalen Farbausgleich
zu erzielen.
-
Wie
nachstehend in mehr Einzelheiten beschrieben, wird R/G/B-Licht reflektiert
und polarisiert zur Modulation durch das Flüssigkristallfeld 1302 und zurückgegeben
an PBS 1303, wo die in die positive Richtung reflektierten
Lichtflüsse
der x-Achse durch die PBS-Ebene 1303a vom 1303 als
Licht verwendet werden zum Erzeugen vergrößerter projizierter Bilder auf
dem Bildschirm (nicht dargestellt) über die Projektionslinse 1301.
Da die Lichtflüsse
R/G/B das Flüssigkristallfeld 1302 beaufschlagen,
gibt es Einfallswinkel, die sich untereinander unterscheiden, wobei
die Lichtflüsse,
dadurch reflektiert und von dort kommen, jeweilige Winkel zeigen,
die sich ebenfalls voneinander unterscheiden. Die Projektionslinse 1301 hat
jedoch einen Linsendurchmesser und eine Öffnung, die groß genug
ist, um mit diesen Unterschieden zu Rande zu kommen. Angemerkt sei,
daß die
Lichtflüsse,
die die Projektionslinse 1301 beaufschlagen, parallel gerichtet
sind, wenn sie durch die Mikrolinsenanordnung zweimal jeweils laufen
und einen vorbestimmten Winkel zum Auftreffen auf das Flüssigkristallfeld 1302 beibehalten.
-
Mit
dem bekannten Flüssigkristallgerät des Übertragungstyps,
wie in 22 gezeigt, wird
andererseits der Lichtfluß,
der das Flüssigkristallfeld
erregt, diametral signifikant teilweise vergrößert aufgrund der konvergierenden
Wirkung der Mikrolinsenanordnung, so daß die Projektionslinse zum
Aufgreifen des Lichtflusses eine größere numerische Öffnung haben
muß, die
die Projektionslinse teuer macht. Mit diesem Ausführungsbeispiel
wird andererseits die Ausdehnung des Lichtflusses, der vom Flüssigkristallfeld 1302 kommt,
relativ beschränkt
sein, so daß ein
hinreichend helles Bild auf den Bildschirm projiziert werden kann
unter Verwendung einer Projektionslinse mit einer relativ kleinen
numerischen Öffnung.
während
ein Anzeigemodus in streifenförmiger
Art unter Verwendung vertikaler langer Streifen derselben Farbe,
wie in 23 gezeigt, verwendet werden
kann für
dieses Ausführungsbeispiel,
ist ein derartiger Anzeigemodus nicht vorteilhaft für ein Flüssigkristallfeld
unter Verwendung einer Mikrolinsenanordnung, wie nachstehend zu
beschreiben ist.
-
Das
Flüssigkristallfeld 1302 dieses
Ausführungsbeispiels
ist nachstehend beschrieben. 33 ist
eine vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines Flüssigkristallfeldes 1302 (entlang
der y-z-Ebene von 12).
Unter Bezug auf 13 gezeigt
ist ein Mikrolinsensubstrat 1321, eine Anzahl von Mikrolinsen 1322,
ein Flachglas 1323, eine transparente Gegenelektrode 1324,
eine Flüssigkristallschicht 1325,
eine Anzahl von Pixelelektroden 1326, eine aktive Matrixansteuerschaltung 1327 und
ein Siliziumhalbleitersubstrat 1328. Bezugszeichen 1352 bedeutet
einen peripheren Versiegelungsabschnitt. In diesem Ausführungsbeispiel
werden R-, G- und B-Pixel intensiv angeordnet auf einem einzelnen Feld,
so daß ein
Einzelpixel unvermeidlich kleinere Abmessungen aufweist. Es ist
somit vorzuziehen, daß das
Feld ein großes Öffnungsverhältnis zeigt, und
eine Reflexionselektrode sollte innerhalb des Bereichs gefunden
werden, der abgedeckt ist vom konvergierenden Licht. Die Mikrolinsen 1322 sind
gebildet auf der Oberfläche
des Glassubstrats (Alkaliglas) 1321 mittels einer sogenannten
Ionenaustauschtechnik und sind angeordnet in einer zweidimensionalen Gliederung
mit einem Regelabstand der Hälfte
in der Höhe
wie jene der Pixelelektroden 1326.
-
Ein
nematischer Flüssigkristall
vom ECB-Modus (elektrisch gesteuerter Doppelbrechungsmodus), beispielsweise
als DAP (Deformierung der Ausrichtphase) oder HAN (Hybrid ausgerichtet
nematisch), welches eingerichtet ist für eine Anzeige der Reflexionsart,
wird verwendet für
die Flüssigkristallschicht 1325,
und eine vorbestimmte Ausrichtung wird beibehalten mittels einer
Ausrichtschicht (nicht dargestellt). Es läßt sich verstehen, daß die Schaltungskonfiguration
und die anderen Anordnungen, die im Ausführungsbeispiel offenbart sind, höchst effektiv
sind, insbesondere für
den vorliegenden Aufbau, weil die Genauigkeit des Potentials der Pixelelektroden 1326 höchst wichtig
ist. Darüber
hinaus kann die Flexibilität
der Verdrahtungsanordnung und die Dichte der Leitungen verbessert
werden, wenn der Verdrahtungswinkel zwischen 30° und 60° vorzugsweise ausgewählt wird
für die
Metalleitungen, weil eine hohe Anzahl von Pixeln auf einem einzigen
Feld in diesem Ausführungsbeispiel
angeordnet sind. Die Pixelelektroden 1326 bestehen aus
Aluminium und arbeiten als Reflektor. Sie sind folglich verarbeitet
für eine
sogenannte CMP-Behandlungstechnik nach einer Musterungsoperation,
um die Glätte
der Reflexionsfähigkeit
der Oberfläche
zu verbessern (wie nachstehend in mehr Einzelheiten zu beschreiben
ist).
-
Die
aktive Matrixansteuerschaltung 1327 ist eine Halbleiterschaltung,
die auf einem Siliziumhalbleitersubstrat 1328 angeordnet
ist, um die Pixelelektroden 1326 in einem aktiven Matrixansteuermodus zu
steuern. Gate-Leitungstreiber (vertikale Register usw.) und Signalleitungstreiber
(Horizontalregister usw.) (nicht dargestellt) sind im peripheren
Bereich der Schaltungsmatrix angeordnet (wie nachstehend in Einzelheiten
abgehandelt). Die peripheren Steuerungen und die aktive Matrixansteuerschaltung
sind so angeordnet, daß sie
primäre
Farbvideosignale von RGB auf die jeweiligen RGB-Pixel in vorbestimmter
Art schreiben. Obwohl die Pixelelektroden 1326 nicht mit
Farbfiltern versehen sind, werden sie jeweils identifiziert als
RGB-Pixel durch primäre
Farbbildsignale, die auf die aktive Matrixansteuerschaltung zu schreiben
sind, und zwar in unveränderter Weise,
gegliedert angeordnet.
-
Beispielsweise
werden grüne
Lichtstrahlen genommen, die das Flüssigkristallfeld 1302 beleuchten.
Wie zuvor beschrieben, ist grünes
Licht polarisiert von PBS 1303 und trifft dann senkrecht
auf das Flüssigkristallfeld 1302 auf. 13 zeigt einen Strahl grünen Lichtes,
der in die Mikrolinse 1322a in einer Weise eintritt, wie
sie aufgezeigt ist durch Pfeil G (ein/aus). Wie gezeigt, wird der
grüne Lichtstrahl
von der Mikrolinse 1322 konvergiert, um die Oberfläche der
Grünpixelelektrode 1326b zu
beleuchten, bevor die Reflexion von der Pixelelektrode 1326G erfolgt, die
aus Aluminium besteht, und aus dem Feld durch dieselbe Mikrolinse 1322a austritt.
Diese grünen Lichtstrahlen (polarisiertes
Licht), die sich durch die Flüssigkristallschicht 1325 bewegen,
sind moduliert durch ein elektrisches Feld, das zwischen der Signalelektrode 1326g und
der Gegenelektrode 1324 erzeugt wird durch die Signalspannung,
die die Pixelelektrode 1326g beaufschlagt, bevor die Rückgabe zu PBS 1303 erfolgt.
-
Die
von der PBS-Ebene 1303a reflektierte Lichtmenge und gerichtet
auf die Projektionslinse 1301 ändert sich somit abhängig vom
Umfang der Modulation zur Festlegung der Gradation (Helligkeit) des
betreffenden Pixels. Andererseits tritt rotes Licht in die Querschnittsebene
(die y-z-Ebene) von 13 schräg in einer
Weise ein, wie sie zuvor beschrieben wurde, nachdem die Polarisation
durch PBS 1303 erfolgt ist. Angenommen wird nun ein roter
Lichtstrahl, der die Mikrolinse 1322b beaufschlagt. Die
Mikrolinse 2322b konvergiert den Strahl in einer Weise,
wie durch Pfeil R in 13 aufgezeigt,
um die Oberfläche
der roten Pixelelektrode 1326r zu beleuchten, die sich
an einer Stelle befindet, die in 13 nach
links verschoben ist vom Lichtfleck darunter, bevor die Reflexion
von der Pixelelektrode 1322r erfolgt, und geht in das Feld
durch die benachbart befindliche Mikrolinse 1322a (in negativer
Richtung der z-Achse) (R(aus)).
-
Wie
im Falle des grünen
Lichts, das zuvor beschrieben wurde, bewegt sich das rote Licht
(polarisierte Licht) durch die Flüssigkristallschicht, wird moduliert
von dem elektrischen Feld, das die Pixelelektrode 1326r und
die Gegenelektrode 1324 erzeugt durch die Signalspannung,
die die Pixelelektrode 1326r beaufschlagt, bevor das Flüssigkristallfeld durchlaufen
wird, und kehrt zurück
zu PBS 1303. Wie zuvor in Hinsicht auf das grüne Licht
beschrieben, wird dann Licht aus dem Pixel durch die Projektionslinse 1301 projiziert.
Während
die Strahlen des grünen
Lichts und des roten Lichts auf den Pixelelektroden 1326g und 1326r überlappend
auftreten können und
einander überlagern,
liegt es daran, das die Flüssigkristallschicht
exzessiv dick gezeigt ist, obwohl sie eine reale Stärke zwischen
1 und 5 μm
hat, die sehr klein ist, wenn man dies vergleicht mit einem Flachglas 1323 mit
einer Stärke
zwischen 50 und 100 μm, so
daß eine
derartige Überlagerung
tatsächlich
stattfindet, ungeachtet der Größe eines
jeden Pixels.
-
14A bis 14C sind schematische Darstellungen vom
Prinzip der Farbtrennung und Farbsynthese, die das Flüssigkristallfeld 1302 dieses
Ausführungsbeispiels
erfährt. 14A ist eine schematische
Aufsicht auf das Flüssigkristallfeld,
wohingegen die 14B und 14C jeweils Querschnittsansichten zeigen
entlang der Linie 14B-14B (entlang der x-Richtung) beziehungsweise
der Linie 14C-14C (entlang der z-Richtung) von 14A. Wie durch eine Punktstrichlinie
in 14A aufgezeigt, entspricht
jede Mikrolinse 1322 einem Satz von Pixelhälften zweier
Farben (R und B), die einem gesamten G-Pixel benachbart und parallel
zur Mitte angeordnet sind. Angemerkt sei, daß 14C der Querschnittsansicht von 13 entlang der y-z-Ebene
entspricht und zeigt, wie die Strahlen des grünen Lichts und des roten Lichts
herein- und herauskommen in eine und aus einer jeweiligen Mikrolinse 1322.
Wie ersichtlich, befindet sich eine jede G-Pixelelektrode rechts
unter einer zugehörigen
Mikrolinse, und eine jede R-Pixelelektrode befindet sich rechts
unter der Grenzlinie der benachbarten Mikrolinsen. Der Einfallswinkel θ vom R-Licht
ist folglich vorzugsweise so ausgewählt, daß tan θ gleich dem Verhältnis des
Abstands von den R-Pixeln (Wiederholabstand von G und R) zum Abstand
zwischen den Mikrolinsen und der Pixelelektrode ist.
-
Andererseits
entspricht 14B einem Querschnitt
des Flüssigkristallfeldes 1302 entlang der
x-y-Ebene. Hinsichtlich des Kreuzungsabschnitts längs der
x-y-Ebene versteht es sich, daß die
B-Pixelelektroden und die G-Pixelelektroden abwechselnd angeordnet
sind, wie in 14C gezeigt,
und daß sich
jede G-Pixelelektrode
rechts unter einer zugehörigen
Mikrolinse befindet, wohingegen sich jede B-Pixelelektrode rechts
unter der Grenzlinie entsprechend der beiden benachbarten Mikrolinsen
befindet.
-
B-Licht
zum Bestrahlen des Flüssigkristallfeldes
tritt schräg
in selbiges ein, wie vom Kreuzungsabschnitt (x-y-Ebene) von den 10A bis 10C aus gesehen, nachdem eine Polarisation
vom PBS 1303 stattgefunden hat, wie schon zuvor beschrieben.
Genau wie das R-Licht wird somit jeder Strahl vom B-Licht, das aus
der Mikrolinse 1322 hereinkommt, von einer zugehörigen B-Pixelelektrode 1326b reflektiert,
wie dargestellt, und tritt aus dem Feld durch die benachbarte Mikrolinse 1322 in
x-Richtung heraus. Der Modus der Modulation vom Flüssigkristall bezüglich den
B-Pixelelektroden 1326b und derjenige der Projektion des
B-Lichts, das aus dem Flüssigkristallfeld
kommt, ist derselbe wie jener zuvor unter Bezug auf das G-Licht
und das R-Licht beschriebene.
-
Jede
B-Pixelelektrode 1326 befindet sich rechts unter der Grenzlinie
der zugehörigen
beiden benachbarten Mikrolinsen. Der Einfallswinkel θ vom B-Licht
wird folglich vorzugsweise so ausgewählt, daß tan θ gleich dem Verhältnis des
Abstands von B-Pixeln (Wiederholabstand von G und B) zum Abstand
zwischen den Mikrolinsen und der Pixelelektrode ist. Die Pixel vom
Flüssigkristallfeld
dieses Ausführungsbeispiels
sind in der Abfolge RGRGRG ... in der z-Richtung und BGBGBG ...
in der x-Richtung angeordnet. In den 14A bis 14C zeigt 14A die Pixelanordnung, wie man sie von
oben sieht. Wie ersichtlich, hat jedes Pixel eine Größe, die
gleich der Hälfte
einer Mikrolinse sowohl longitudinal als auch transversal ist, so
daß die
Pixel in einem doppelten Abstand angeordnet sind gegenüber der
Höhe der Mikrolinsen.
Wie man von oben sieht, befindet sich jedes G-Pixel rechts unter
einer zugehörigen
Mikrolinse, während
sich jedes R-Pixel rechts unter der Grenzlinie der zugehörigen beiden
benachbarten Mikrolinsen in der z-Richtung befindet, und jedes B-Pixel
befindet sich rechts unter der Grenzlinie der zugehörigen beiden
benachbarten Mikrolinsen in der x-Richtung. Jede Mikrolinse hat
eine rechtwinklige Kontur (und ist doppelt so lang und breit wie
ein Pixel).
-
15 ist eine vergrößerte Teilaufsicht
des Flüssigkristallfeldes
von diesem Ausführungsbeispiel.
Jedes Quadrat 1329, das durch gestrichelte Linie festgelegt
ist, zeigt eine Einheit von RGB-Pixeln auf. Mit anderen Worten,
wenn die RGB-Pixel des Flüssigkristallfeldes
angesteuert werden vom aktiven Matrixansteuerschaltungsabschnitt 1327 von 13, wird die Einheit von
RGB-Pixeln in jedem Strichlinienquadrat 1929 von zugehörigen RGB-Bildsignalen
angesteuert.
-
Nun
wird die Bildeinheit der R-Pixelelektrode 1326r, der G-Pixelelektroden 1326g und
der B-Pixelelektrode 1326b betrachtet. Die R-Pixelelektrode 1326r wird
vom R-Licht beleuchtet, das aus der Mikrolinse 1322b kommt
und schräg
auf die Pixelelektrode auftrifft, wie durch den Pfeil r1 aufgezeigt,
und reflektiertes R-Licht durchläuft
die Mikrolinse 1322a, wie durch Pfeil r2 aufgezeigt. Die
B-Pixelelektrode 1326b wird beleuchtet durch B-Licht, das
aus der Mikrolinse 1322c kommt und schräg auf die Pixelelektrode auftritt,
wie durch den Pfeil b1 aufgezeigt, und reflektiertes Licht durchläuft die
Mikrolinse 1326a, wie durch Pfeil b2 aufgezeigt. Letztlich
wird die G-Pixelelektrode 1326g von G-Licht beleuchtet,
das aus der Mikrolinse 1322a kommt und senkrecht auf die Pixelelektrode
auftritt (in 15 nach
unten), wie durch den Pfeil g12 aufgezeigt, der nur das hintere und
reflektierte Licht G-Licht zeigt, das dieselbe Mikrolinse 1322a senkrecht
durchläuft
(in 15 nach oben).
-
Während die
Lichtstrahlen der drei Primärfarben,
die die Bildeinheit von RGB-Pixeln beaufschlagen, durch unterschiedliche
Mikrolinsen hereinkommen, gehen sie durch dieselbe Mikrolinse (1322a)
heraus. Die obige Beschreibung gilt für die gesamte Bildeinheit (von
RGB-Pixeln) des Ausführungsbeispiels.
-
Wenn
aus dem Flüssigkristallfeld
emittiertes Licht dieses Ausführungsbeispiels
auf den Bildschirm 1309 über PBS 1303 und die
Projektionslinse 1301 in der Weise emittiert wird, daß ein fokussiertes
Bild der Mikrolinsen 1322 vom Flüssigkristallfeld 1302 auf den
Bildschirm durch Regulieren des optischen Systems projiziert wird,
wie in 16 gezeigt, wird
das projizierte Bild die Bildeinheiten von RGB-Pixeln für die zugehörigen jeweiligen
Mikrolinsen als perfektes weißes
Licht zeigen, das gewonnen wird durch Mischen der Lichtstrahlen
der drei Primärfarben.
Das Nettoergebnis wird in hochqualitativen Farbbilder angezeigt,
die mosaikfrei sind, wie in 23 gezeigt, für ein bekanntes
Flüssigkristallfeld.
-
Da
sich die aktive Matrixansteuerschaltung 1327 unter den
Pixelelektroden 1326 befindet, wie in 13 gezeigt, ist der Drain eines jeden
Pixel-FET mit der zugehörigen
der RGB-Pixelelektroden
verbunden, die in der in 15 gezeigten
Weise zweidimensional angeordnet sind.
-
17 ist ein schematisches
Blockschaltbild der Ansteuerschaltung eines Flüssigkristallanzeigegerätes vom
Projektionstyp, das über
das zuvor beschriebene Flüssigkristallanzeigegerät verfügt. Bezugszeichen 1310 bedeutet
einen Feldtreiber, der Flüssigkristallansteuersignale
mit einer verstärkten Spannung
in vorbestimmter Weise und auch Treibersignale für die Gegenelektrode 1324 und
verschiedene Zeitsignale erzeugt. Die Schaltung kann des weiteren
zweidimensional verkleinert sein, um den Stromverbrauch unter Verwendung
irgendeiner der Schaltungsaufbauten für Anordnungen von Flüssigkristallsteuerschaltern,
Vertikalsignalleitungen und Abtastleitungen zu reduzieren, wie anhand
der obigen Ausführungsbeispiele
beschrieben. Bezugszeichen 1312 bedeutet eine Schnittstelle
zum Decodieren verschiedener Bildsignale und Steuerübertragungssignale
in Normbildsignale beziehungsweise Normsteuersignale. Bezugszeichen 1311 bedeutet einen
Decodierer zum Decodieren/Transformieren der Standardbildsignale
aus der Schnittstelle 1312 in Bildsignale für die RGB-Primärfarben
und die Synchronisiersignale, oder in Videosignale, die eingerichtet
sind für
das Flüssigkristallfeld 1302.
Bezugszeichen 1314 bedeutet eine Beleuchtungsschaltung, die
als Ballast fungiert zum Ansteuern und zur Beleuchtung der Bogenlampe 1308 im
elliptischen Reflektor 1307. Bezugszeichen 1315 bedeutet
eine Stromversorgungsschaltung zur Stromlieferung für die Schaltungsblöcke.
-
Bezugszeichen 1313 bedeutet
eine Steuerung, die über
ein Steuerfeld (nicht dargestellt) verfügt, um in verständlicher Weise
die Schaltungsblöcke
zu steuern und um Befehle an den Feldtreiber 1310 zu geben,
vor allem, bezüglich
der Polaritätsinversion,
hinsichtlich der Anzahl von Teilbildern zwischen einer jeden Zeit,
in der der Betrieb zur Justage umzuschalten ist, und hinsichtlich
der zur Justage auszuwählenden
Farbe. Es ist somit ersichtlich, daß das Flüssigkristallanzeigegerät vom Projektionstyp, das
die Erfindung verkörpert, über eine
Treiberschaltung verfügt,
die den Betrieb der Bestrahlung des Flüssigkristallfeldes 1302 mit
weißem
Licht steuert, das aus einer Bogenlampe 1308 kommt, die
eine Halogenmetalldampflampe sein kann, die als Einzelfeldprojektor
arbeitet, und das reflektierte Licht vom Flüssigkristallfeld 1302 des
Reflexionstyps auf den Bildschirm als Videosignale projiziert über ein
Linsensystem (nicht dargestellt), um vergrößerte Bilder darzustellen.
Dann kann das Gerät
Farbbilder in hoher Qualität
anzeigen durch Ansteuern des Flüssigkristallfeldes,
während
das Haftphänomen
minimiert wird.
-
19 ist eine vergrößerte Teilaufsicht
eines anderen Flüssigkristallfeldes,
das sich in diesem Ausführungsbeispiel
verwendet läßt. In diesem
Feld ist jede B-Pixelelektrode 1326b rechts unter einer
zugehörigen
Mikrolinse 1322 angeordnet und transversal daneben ein
Paar G-Pixelelektroden 1326g und longitudinal daneben ein
Paar R-Pixelelektroden 1326r. Mit dieser Anordnung arbeitet
das Feld genauso wie das zuvor beschriebene Feld, da B-Licht senkrecht
auftrifft, während
R/G-Licht schräg
einfällt (unter
demselben Einfallswinkel, aber in unterschiedlichen Richtungen),
so daß die
Strahlen reflektierten Lichts der drei Primärfarben aus den jeweiligen RGB-Pixelelektroden
der zugehörigen
Bildeinheit durch eine gemeinsame Mikrolinse kommen. Alternativ
kann jede R-Pixelelektrode rechts unter einer zugehörigen Mikrolinse 1322 angeordnet
sein und durch ein Paar G-Pixelelektroden und ein Paar B-Pixelelektroden
daneben.
-
Fünftes Ausführungsbeispiel
-
20 ist eine vergrößerte schematische Teilquerschnittsansicht
eines fünften
Ausführungsbeispiels
vom Flüssigkristallfeld 1320 nach
der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom vierten Ausführungsbeispiel darin, daß das Stück Flachglas 1323 als
Glasgegensubstrat verwendet wird und die Mikrolinsen 1220 auf
dem Flachglas 1323 mittels thermoplastischen Harzes und
einer Rücklauftechnik
gebildet sind. Darüber
hinaus sind Spaltenabstandshalter 1251 in Nicht-Pixel-Bereichen
mittels lichtempfindlichen Harzes und Photolithographie gebildet. 21A zeigt eine schematische
Teilaufsicht vom Flüssigkristallfeld 1320.
Das Flüssigkristallfeld
umfaßt,
wie dargestellt, Mikrolinsen 1220, eine Lichtschirmschicht 1221,
ein Flachglas 1323, eine transparente Gegenelektrode 1324, eine
Flüssigkristallschicht 1325,
Pixelelektroden 1326, eine Treiberschaltung 1327 vom
aktiven Matrixtyp und ein Siliziumhalbleitersubstrat 1328,
das unter einem Mikrolinsensubstrat (nicht dargestellt) vorgesehen
ist. Die Mikrolinsen 1322 sind auf der Oberfläche des
Glassubstrats (aus Glas der Alkali-Art) 1321 mittels sogenanntem
Ionenaustausch gebildet und in einem Regelabstand angeordnet, der halb
so hoch ist wie derjenige der Pixelelektroden 1326, um
eine zweidimensionale Anordnung zu schaffen. Wie aus den 21A und 21B ersichtlich, sind Spaltenabstandshalter 1251 in
Nicht-Pixel-Bereichen
an ausgewählten
Ecken der Mikrolinsen 1220 zu einem vorbestimmten Regelabstand
angeordnet. 21B zeigt
eine schematische Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels entlang der Linie
21B-21B in 21A und über einen
Spaltenabstandshalter 1251. Die Spaltenabstandshalter 1251 sind
vorzugsweise in einem Regelabstand alle 10 bis 100 Pixel vorgesehen,
um so eine Matrix zu bilden. Aufmerksamkeit gewidmet werden sollte
der Tatsache, daß die
Anzahl von Spaltenabstandshaltern den beiden gegensätzlichen
Erfordernissen gerecht werden muß, nämlich der Ebenheit des Flachglases 1323 und
der Vergießbarkeit
vom Flüssigkristall.
Eine Lichtschirmschicht 1221 eines gemusterten Metallsfilms
ist noch darüber
hinaus in diesem Ausführungsbeispiel
vorgesehen, um Streulicht daran zu hindern, durch die Grenzflächen der
Mikrolinsen einzudringen. Damit wird in effektiver Weise jegliche
Verschlechterung der Farbsättigung
aufgrund von Streulicht und ein Verlust des Kontrasts vermieden
(aufgrund der Wirkung sich vermischender Bilder der drei Primärfarben).
Somit kann ein Anzeigegerät
des Projektionstyps mit dem obigen Aufbau des Flüssigkristallfeldes 1320 Bilder
sogar mit höherer
Qualität
anzeigen, insbesondere in Hinsicht auf die Farbsättigung und den Kontrast.
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Während die
vorliegende Erfindung in Hinsicht auf Flüssigkristallfelder und ein
Anzeigegerät des
Projektionstyps beschrieben wurde, kann auch ein Projektor des Vorderflächenprojektionstyps
oder ein Projektor des rückwärtigen Projektionstyps
realisiert werden unter Verwendung eines Flüssigkristallanzeigegerätes mit
einem Flüssigkristallfeld
und einem Treibermittel, wie es zuvor beschrieben wurde, um hochqualitative
feine Bilder darzustellen.
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Vorteile der Ausführungsbeispiele
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In
den Ausführungsbeispielen
wird somit ein Bildsignal positiver Polarität auf eine Pixelelektrode geschrieben
unter Verwendung eines Pixelschalters und/oder eines Übertragungsschalters
mit nur einem p-Kanal-Transistor, wohingegen ein negativer Polaritätssignal
auf eine Pixelelektrode geschrieben wird unter Verwendung eines
Pixelschalters und/oder eines Übertragungsschalters
mit nur einem n-Kanal-Transistor, um eine niedrige Versorgungsspannung
und einen verringerten Stromverbrauch zu realisieren. In den Ausführungsbeispielen
ist es darüber hinaus
nicht länger
erforderlich, eine Schaltung einzusetzen, die die Polarität des Bildsignals
regelmäßig und
periodisch umkehrt, und folglich wird der gesamte Schaltungsaufbau
vereinfacht. Gleichzeitig kann eine Polaritätsinversion realisiert werden
auf einer Leitung-zu-Leitung-Basis
und einer Teilbild-zu-Teilbild-Basis, um hochqualitative Bilder
zu erzeugen.
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Ein
Flüssigkristallanzeigegerät des Projektionstyps,
das die Erfindung verkörpert,
enthält
ein Flüssigkristallfeld
des Reflexionstyps, das versehen ist mit Mikrolinsen und einem optischen
System, das eingerichtet ist, Lichtstrahlen der drei Primärfarben
in jeweils unterschiedlichen Richtungen zu emittieren, jedoch durchläuft, einmal
moduliert und reflektiert vom Flüssigkristall,
jeder der R-, G und B-Strahlen aus derselben Bildeinheit von Pixeln
für R,
G und B dieselbe Mikrolinse. Dann werden Farbbilder vom Gerät in hoher
Qualität
und frei von Mosaikerscheinungen bei RGB dargestellt.
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Letztlich
wird der Lichtfluß eines
jeden Pixels parallel gerichtet, wenn er die Mikrolinsenanordnung zweimal
durchläuft,
so daß eine
Projektionslinse, die eine geringe numerische Öffnung besitzt und von daher
nicht teuer ist, zum Projizieren heller Bilder auf dem Bildschirm
verwendet werden kann.
