DE68925172T3

DE68925172T3 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zur Anzeige mit Graupegeln

Info

Publication number: DE68925172T3
Application number: DE68925172T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Nakagawa; Takaji Numao
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2009-10-03
Also published as: EP0361981B2; JPH0296118A; EP0361981B1; EP0361981A2; JP2700903B2; DE68925172T2; EP0361981A3; DE68925172D1; US5499037A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, und insbesondere betrifft sie eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine große Anzahl von Graupegeln mit hoher Genauigkeit anzeigt.

Beschreibung des hintergrundbildenden Stands der Technik

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen mit Multiplexansteuerung werden in weitem Umfang als Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendet. Eine Vorrichtung von diesem Ansteuerungstyp verwendet einen Flüssigkristall, der zwischen zwei Sätzen streifenförmiger Elektrodengruppen eingebettet ist, die einander gegenüberstehend so angeordnet sind, dass ihre Richtungen einander schneiden. Der Flüssigkristall wird durch eine Treiberschaltung angesteuert, die mit jeder der streifetiförmigen Elektrodengruppen verbunden ist.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 weist eine herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Multiplexansteuerung Folgendes auf: Glasplatten 103 und 104 mit Polarisationsplatten 101 bzw. 102 an deren Außenseiten; Pixelelektroden 105 und 106, die an den Innenseiten der Glasplatten 103 bzw. 104 ausgebildet sind; einen Flüssigkristall 107, der in einem von den Glasplatten 103, 104 und einem Rahmen 108 umgebenen Raum eingeschlossen ist; eine Datentreiberschaltung 110, die mit den Pixelelektroden 105 verbunden ist; und eine Abrastertreiberschaltung 109, die mit den Pixelelektroden 106 verbunden ist.
Die mit der Datentreiberschaltung 110 verbundenen Pixelelektroden 105 wer den als Datenelektroden bezeichnet. Die mit der Abrastertreiberschaltung 109 verbundenen Pixelelektroden 106 werden als Abrasterelektroden bezeichnet. Die Verbindungszwischenpunkte zwischen den Datenelektroden 105 und den Abrasterelektroden 106 bilden Pixel 111.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 wird nun das Funktionsprinzip der herkömmlichen Vorrichtung beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird ein verdrillt-nematischer Flüssigkristall verwendet. Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines verdrillt-nematischen Flüssigkristalls wird nachfolgend als TN-LCD bezeichnet. Die Abrastertreiberschaltung 109 wählt die Abrasterelektroden 106 der Reihe nach aus und legt aufeinanderfolgend eine Impulsspannung an diese. Die Datentreiberschaltung 110 legt eine Signalimpulsspannung an die Datenelektroden 105. In jedem Pixel 111, das mit derjenigen Abrasterelektrode 106 verbunden ist, an die die Impulsspannung angelegt wird, ändert sich die Richtung der Flüssigkristallmoleküle des Flüssigkristalls abhängig von der Potentialdifferenz zwischen der Abrasterelektrode 106 und der Datenelektrode 105.
Gemäß Fig. 1 wird Licht, wie es aus der Richtung A auf irgendein Pixel fällt, vorab durch eine Polarisationsplatte 101 polarisiert. Wenn keine Spannung an das Pixel angelegt ist, wird die Polarisationsebene des einfallenden Lichts durch die Flüssigkristallmoleküle im Flüssigkristall 107 gedreht. Demgemäß kann das durch den Flüssigkristall 107 tretende Licht dann, wenn die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 102 und 101 parallel eingestellt sind, durch die Polarisationsplatte 102 hindurchtreten. Aus der Richtung entgegengesetzt zur Richtung A gesehen befindet sich das in Fig. 1 dargestellte Pixel im nicht ausgewählten Zustand und bildet einen dunklen Punkt.
Wenn die Spannung an ein beliebiges Pixel angelegt wird, ändern die Flüssigkristallmoleküle im Flüssigkristall 107 auf die Änderung des elektrischen Felds hin ihre Richtung. Die Längsrichtung dieser Flüssigkristallmoleküle wechselt in eine Richtung rechtwinklig zur Pixelelektrode. So ändert sich die Richtung jedes Flüssigkristallmoleküls so, dass es parallel zur Lichtlaufrichtung liegt. Im Ergebnis ändert sich die Polarisationsebene des im Flüssigkristall laufenden Lichts nicht. Das einfallende Licht durchdringt die Polarisationsplatte 102. Aus der Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Pfeils A gesehen, befindet sich das Pixel 111 in einem ausgewählten Zustand und bildet einen hellen Punkt. Wenn Spannung selektiv an die Pixel angelegt wird, erzeugen nur die ausgewählten Pixel helle Punkte und bilden einen Kontrast zu den nicht ausgewählten Pixeln. Im Ergebnis ist ein Bild durch die Kombination von Pixeln im ausgewählten und Pixeln im nicht ausgewählten Zustand repräsentiert.
Das vorstehend beschriebene Beispiel wurde unter Verwendung eines TN-LCD erläutert. Auch im Fall einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines anderen Typs von Flüssigkristall wird im Prinzip derselbe Vorgang ausgeführt, wie vorstehend beschrieben. Wie es aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ist ein LCD im Prinzip für Binäranzeige geeignet.
Für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Multiplexansteuerung sind drei Verfahren zum Wiedergeben von mehr als zwei Graupegeln für jedes Pixel vorgeschlagen. Eines dieser Verfahren verwendet eine Entsprechungsbeziehung zwischen der an jedes Pixel angelegten Spannung und der Intensität des durchgestrahlten Lichts. Das Verfahren ist ein solches zum Ändern der Häufigkeit des Anlegens von Spannung an ein Pixel abhängig vom Graupegel, mit dem das Pixel anzuzeigen ist. Das dritte Verfahren besteht darin, das Verhältnis zwischen dem Bereich in hellem Zustand und dem Bereich in dunklem Zustand in einem Pixel zu steuern.
Zwischen der an einem Flüssigkristall angelegten Spannung und der Intensität des transmittierten Lichts besteht eine Beziehung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Das erste Verfahren wird hauptsächlich bei einem TN-LCD verwendet. Dieses Verfahren nutzt die in Fig. 4 dargestellte Beziehung. Gemäß diesem Verfahren wird die Stärke des an den Flüssigkristall jedes Pixels angelegten elektrischen Felds auf mehrere Weisen so gesteuert, dass eine Anzeige mit Graupegeln erzielt werden kann.
In Fig. 4 repräsentiert die Abszisse die an ein Pixel angelegte Spannung, und die Ordinate repräsentiert die Stärke des transmittierten Lichts für ein Pixel. Wenn die an das Pixel angelegte Spannung ansteigt, beginnt sich die Intensität des transmittierten Lichts im Pixel bei einer vorgegebenen Schwellenspannung VTH zu ändern. Wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenspannung VTH ist, steigt die Intensität des transmittierten Lichts im Wesentlichen linear abhängig vom Anstieg der angelegten Spannung an und geht bei einer Sättigungsspannung V&sub5; in Sättigung.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Steuern der an die Pixel angelegten Spannung zum Anzeigen von Pixeln mit acht Graupegeln beschrieben. Es ist angenommen, dass die Maximalintensität transmittierten Lichts 1 beträgt. Es ist auch angenommen, dass die Intensität transmittierten Lichts entsprechend dem Schwellenwert VTH 0 ist. Die Differenz zwischen VTH und V&sub5; wird in sieben gleiche Teile unterteilt, und der Startpunkt, die Teilpunkte und der Endpunkt sind als VTH = V&sub0; sowie V&sub1;, V&sub2;, ..., V&sub7; = V&sub5; definiert. Um ein bestimmtes Pixel mit dem fünften Graupegel anzuzeigen, kann eine der Potentialdifferenz V&sub4; entsprechende Spannung zwischen die Datenelektrode und Abrasterelektroden dieses Pixels angelegt werden. Die Intensität des transmittierten Lichts ist in diesem Fall ungefähr 4/7. Bei einem LCD, das dieses Verfahren verwendet, kann eine Anzeige mit 16 Graupegeln erzielt werden.
Es wird nun das zweite Verfahren zum Anzeigen von Graupegeln beschrieben. Gemäß diesem Verfahren ändert sich die Häufigkeit des Anlegens von Spannung an jedes Pixel auf mehrere Weisen, wodurch Pixel mit Graupegeln angezeigt werden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom superverdrillt-nematischen Typ (nachfolgend einfach als STN-LCD bezeichnet) und in einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (nachfolgend einfach als FLCD bezeichnet) verwendet.
Die Anzahl von Malen, für die ein Pixel für eine Einheitsperiode in einen ausgewählten Zustand versetzt wird, wird als Häufigkeit der Erregung des Pixels bezeichnet. Diese Häufigkeit ist an den Graupegel angepasst, mit dem das zugehörige Pixel anzuzeigen ist, wobei das Pixel mit dem gewünschten Pegel angezeigt wird. Ein Verfahren zum Anzeigen jeweiliger Pixel mit 256 Graupegeln wird im Folgenden beschrieben.
Der hellste Graupegel ist als der 256. Pegel definiert, und der dunkelste Graupegel ist als der erste Graupegel definiert. Ein Pixel mit dem 256. Graupegel wird pro Einheitsperiode 255 Mal ausgewählt, während ein Pixel mit dem ersten Graupegel 0 Mal ausgewählt wird. Anders gesagt, wird ein Pixel mit dem ersten Graupegel überhaupt nicht ausgewählt. Was den zweiten bis 255. Graupegel betrifft, werden die jeweiligen Pixel (n-1) Mal pro Einheitsperiode hinsichtlich eines zugehörigen Graupegels n ausgewählt. Wenn die vorstehend angegebene Einheitsperiode ausreichend kurz ist, erscheint es dem bloßen Auge so, dass die jeweiligen Pixel mit Graupegeln angezeigt werden, die den jeweiligen Erregungshäufigkeiten entsprechen.
Im Folgenden wird das dritte Verfahren beschrieben. Gemäß dem dritten Verfahren werden die Bereiche im hellen Zustand und im dunklen Zustand in jeweiligen Pixeln gesteuert. Dieses Verfahren wird hauptsächlich bei einem FLCD verwendet. Ein Beispiel für eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ist z. B. in "Collection of Papers for the l3th Symposium on Liquid Crystals", unterstützt von Japan Society of Applied Physics, Chemical Society of Japan und Society of Polymer Science Japan, S. 138 ff. beschrieben.
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht eines bei diesem Verfahren verwendeten Pixels. Dieses Pixel beinhaltet normale Elemente, wie sie zuvor zu Beginn der Beschreibung des hintergrundbildenden Stands der Technik beschrieben wurden. Mehrere konkav-konvexe Formen mit einer Tiefe d1 sind mit einer Schrittweite d2 auf einer Oberfläche des Substrats 103 ausgebildet. Darauf ist eine Pixelelektrode 105 abgeschieden.
Wegen der konkav-konvexen Formen differiert die Intensität des elektrischen Felds, selbst wenn die an dieses Pixel angelegte Spannung in der Elektrode eines Pixels gleichmäßig ist, abhängig von der Differenz der Spalte zwischen den jeweiligen Pixelelektroden. In einer Anzeige mit mittleren Graupegeln wird dann, wenn eine bestimmte Spannung angelegt wird, die Intensität des elektrischen Felds dort größer als ein bestimmter Wert, wo der vorstehend angegebene Spalt schmaler als ein durch die angelegte Spannung bestimmter Wert ist, und in einem Bereich wird ein heller Zustand eingestellt, während der andere Bereich im dunklen Zustand verbleibt. Die Intensität des transmittierten Lichts aus dem gesamten Bereich dieses Pixels erscheint für das bloße Auge als Zwischenpegel, abhängig vom Verhältnis der Bereiche im hellen Zustand und im dunklen Zustand.
Wie im Beispiel von Fig. 7 dargestellt, ist es durch Ändern der angelegten Spannung möglich, dass die Intensität des transmittierten Lichts für ein Pixel einen der angelegten Spannung entsprechenden Wert aufweist. Eine Anzeige mit Graupegeln unter Verwendung der vorstehend angegebenen Beziehung beruht auf dem Betriebsprinzip einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß dem dritten Verfahren. Fig. 7 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Intensität des transmittierten Lichts gemäß dem vorstehend angegebenen Verfahren repräsentiert. Es ist zu beachten, dass bei dem LCD des in diesem Kurvendiagramm dargestellten Beispiels die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 101 und 102 so kombiniert sind, dass der dunkle Zustand eingestellt ist, wenn Spannung angelegt ist, und der helle Zustand eingestellt ist, wenn das Anlegen der Spannung aufgehoben wird.
Die vorstehend beschriebene Anzeige von Graupegeln wird hauptsächlich bei einer Farbanzeige verwendet. Z. B. ist es bei einem Computerterminal derzeit möglich, 163, d. h. 4096 verschiedene Farben dadurch anzuzeigen, dass jede der drei Primärfarben mit 16 Graupegeln angezeigt wird. Um eine natürlichere Tönung zu erzielen, ist es erforderlich, eine Anzeige mit mehr als 16 Graupegeln mit hoher Genauigkeit herbeizuführen. Jedoch ist jedes der vorstehend beschriebenen drei Verfahren zur Anzeige von Graupegeln nicht für eine Anzeige hoher Genauigkeit mit einer großen Anzahl von Graupegeln wie 16 bis 256 Graupegeln geeignet.
Das erste Verfahren hat die folgenden Nachteile. Gemäß diesem Verfahren kann, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Differenz zwischen der Intensität des transmittierten Lichts, das der Sättigungsspannung VS entspricht, und der Intensität des transmittierten Lichts, das der Schwellenspannung VTH entspricht, durch eine gewünschte Anzahl von Graupegeln geteilt werden, um realisiert zu werden. Die Differenz der zwei Spannungen, die benachbarten Graupegeln entsprechen, entspricht im Wesentlichen einem Wert, der dadurch erhalten wird, dass die Differenz zwischen der Sättigungsspannung V&sub5; und der Schwellenspannung VTH durch die gewünschte Anzahl von Graupegeln verringert um 1 geteilt wird. Die obenangegebene Spannungsdifferenz wird abhängig von einem Anstieg der Anzahl von Graupegeln kleiner. Eine große Anzahl von Graupegeln erfordert demgemäß eine Ansteuerungstechnik mit extrem hoher Genauigkeit.
Selbst wenn eine Ansteuertechnik zum Auswählen einer angelegten Spannung mit hoher Genauigkeit realisiert wird, ist es erforderlich, dass die verwendete Flüssigkristallschicht hohe Gleichmäßigkeit aufweist. Andernfalls würden in der Intensität des transmittierten Lichts in den jeweiligen Pixeln bei derselben angelegten Spannung Unregelmäßigkeiten auftreten, was es erschwert, Graupegel korrekt wiederzugeben. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen ist es unmöglich, mit einer großen Anzahl von Graupegeln, wie 16 bis 256 Pegeln, eine Anzeige mit hoher Genauigkeit durch das erste Verfahren zu bewirken.
Gemäß dem zweiten Verfahren sollte theoretisch eine Anzeige mit gewünschten Graupegeln erhalten werden. Tatsächlich liegen jedoch Schwierigkeiten vor, wie sie nachfolgend beschrieben werden. Um ein Bild ohne Flackern durch normale Graupegelanzeige zu erzielen, muss die Zeit zum Durchrastern aller Pixel kleiner als ungefähr 16 ms sein. Dies, da z. B. 60 Vollbilder pro Sekunde in einem Fernsehgerät angezeigt werden. In diesem Fall wird jedes Pixel einmal mit einem Intervall von 16 ms abgerastert.
Gemäß diesem zweiten Verfahren ist es erforderlich, diese Periode von 16 ms entsprechend der Anzahl von Graupegeln weiter zu unterteilen, und die Abrasterung muss unter Verwendung der so durch Teilen erhaltenen Minimalzeit ausgeführt werden. Diese Periode beträgt im Fall von 8 Graupegeln ungefähr 2,3 ms. Im Fall von 16 Graupegeln beträgt sie ungefähr 1,1 ms, und im Fall von 256 Graupegeln hat sie den kleinen Wert von nur 0,06 ms. Derzeit ist es unmöglich, alle Pixel in einer derart kurzen Periode durchzurastern.
Das dritte Verfahren beinhaltet die nachfolgend beschriebenen Probleme. Gemäß diesem dritten Verfahren werden Graupegel durch das Verhältnis der Bereiche in hellem Zustand und in dunklem Zustand in einem Pixel repräsentiert. Jedoch ist es auf dieselbe Weise wie beim ersten Verfahren erforderlich, an ein entsprechendes Pixel eine Spannung anzulegen, die abhängig vom wiederzugebenden Graupegel mit hoher Genauigkeit eingestellt wird. Aus diesem Grund ist eine Treibervorrichtung mit hoher Genauigkeit erforderlich. Ferner ist es in einer Anzeigevorrichtung unter Verwendung dieses Verfahrens unmöglich, die Bereiche in hellem Zustand und die Bereiche in dunklem Zustand in einem Pixel zu steuern. Demgemäß ist es auch unmöglich, eine genaue Anzeige mit Graupegeln auszufahren.
Aus dem Dokument EP-A-0 271 960 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt, bei der jedes Anzeigeelement (Pixel) aus einer Anzahl von Unterelementen in Form von Elektroden besteht, die kapazitiv mit einem Treibertransistor verbunden sind. Diese Unterpixelelektroden sind so angeordnet, dass dann, wenn die an ein Pixel über den Transistor angelegte Spannung ansteigt, zunehmend mehr der Elektroden eine Schwellenschaltspannung des Flüssigkristallmaterials erreichen. Diese Anordnung begrenzt die Anzahl möglicher Grauskalapegel für ein Pixel auf eine Anzahl, die um eins höher ist als die Anzahl von Pixelunterelementen.
Aus dem Dokument EP-A-0 261 898 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt, bei der jedes Pixel aus vier getrennt aktivierbaren Bereichen besteht, die relativ verschiedene Lichtausgangsleistungen haben, was es ermöglicht, einen Bereich von 16 Graupegeln durch geeignete Bereichsauswahl zu erzielen. Bei einer Realisierung sind Ansteuerleitungen, durch die Signale zum Aktivieren der Pixelbereiche angelegt werden, in Lücken zwischen den Pixelbereichen angeordnet. Diese Anordnung verringert die Gesamtpixel fläche, was zu einer Abdunklung des dargestellten Bilds führt. Als Alternative kann eine Mehrschichtstruktur verwendet werden, bei der Ansteuerleitungen über den Pixelbereichen liegen. Jedoch verkompliziert eine derartige Anordnung den Herstellprozess, was die Kosten und die Ausbeute beeinflusst.
Das nicht vorveröffentlichte Dokument EP-A-0 292 376 zu einer älteren Patentanmeldung offenbart einen geometrischen Anstieg von Helligkeitswerten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die eine Anzeige einer großen Anzahl von Graupegeln mit hoher Genauigkeit ausführen kann.
Gemäß der Erfindung ist eine Anzeigeeinrichtung mit Folgendem versehen:
- einer Anordnung mehrerer Pixelanzeigebereiche, von denen jeder eine Anzahl von Anzeigeelementen enthält; und
- einer Steuereinrichtung, die den Anzeigezustand jedes Pixelanzeigebereichs durch Betreiben der Anzeigeelemente desselben steuert;
wobei:
- jeder der Pixelanzeigebereiche in eine vorgegebene erste Anzahl von Anzeigeblöcken unterteilt ist, wobei einer der Anzeigeblöcke ein einzelnes Anzeigeelement enthält und die anderen Anzeigeblöcke jeweils mehr als ein Anzeigeelement des Pixelanzeigebereichs enthalten;
- jedes der Anzeigeelemente durch die Schnittstelle zwischen einem Paar streifenförmiger Elektroden, jeweils einer aus zwei einander gegenüberstehenden Sätzen streifenförmiger Elektroden, festgelegt ist, wobei jedes Anzeigeelemente rechteckige Form aufweist;
- die Steuereinrichtung für individuellen und selektiven Betrieb jedes Anzeigeblocks durch Anlegen von Signalen an die zugehörigen Elektroden ausgebildet ist, um den Anzeigeblock mit einem ausgewählten unter einer vorgegebenen zweiten Anzahl von Graupegeln zur Anzeige zu bringen, wobei die zweite Anzahl zwei oder mehr ist, um dadurch einen Graupegel für jeden Pixelanzeigebereich einzustellen; und
- die Flächen der Anzeigeblöcke so ausgewählt sind, dass sie eine geometrische Progression unter Verwendung der zweiten Anzahl als gemeinsames Teilerverhältnis bilden, wodurch die Anzahl zur Verfügung stehender Graupegel für jeden Pixelanzeigebereich der zweiten Anzahl potenziert mit der ersten Anzahl entspricht und die Intervalle zwischen benachbarten Graupegeln jeweils gleich sind.
So ist es nur erforderlich, dass die jeweiligen Anzeigeblöcke mindestens zwei oder mehr Graupegel anzeigen können. Dies kann leicht erzielt werden. Die Steuereinrichtung (Graupegel-Erzielschaltung) steuert die Anzeigeblöcke, die in jedem Pixelanzeigebereich aktiviert werden, wodurch der Graupegel in jedem Pixelanzeigebereich als Ergebnis des gewichteten Mittelwerts der Graupegel in den jeweiligen Anzeigeblöcken sowie der Summen der Flächen dieser Pixel erhalten wird. Die Fläche jedes Pixelteilblocks wird wie vorstehend beschrieben ausgewählt, und die Anzahl von Graupegeln für die Anzeigeteilblöcke wird durch m Kombinationen eingestellt. Zm Ergebnis bildet die Summe aus den ausgewählten Flächen der Anzeigeteilblöcke multipliziert mit deren Graupegel eine arithmetische Progression mit mn verschiedenen Werten. Demgemäß kann die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Anzeige mit mn Graupegeln mit hoher Genauigkeit ausfahren. Außerdem ist es erforderlich, dass jeder Anzeigeteilblock mit nur m Kombinationen von Graupegeln angezeigt wird. Derartige Anzeigen können durch die herkömmlichen Techniken leicht gesteuert werden.
So kann eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung geschaffen werden, die auf einfache Weise eine Anzeige mit vielen Graupegeln ausfahren kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt ein erster Anzeigeblock mit der kleinsten Fläche in der Mitte eines Pixels. Andere Anzeigeblöcke des Pixels sind in eine gerade Anzahl von Teilabschnitten unterteilt, die so angeordnet sind, dass sie punktsymmetrisch in Bezug auf den ersten Anzeigeblock liegen. Demgemäß tritt bei der Wiedergabe eines Zwischengraupegels kaum ein Teilungleichgewicht von Anzeigedichten auf, und die Qualität des angezeigten Bilds kann verbessert werden. So kann eine Flüssigkristall- Anzeige geschaffen werden, die leicht eine Anzeige mit vielen Graupegeln mit hoher Genauigkeit und guter Bildqualität ausführen kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigetafel mit einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Multiplexansteuerung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Elektrodenstruktur einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Multiplexansteuerung zeigt.
Fig. 3 ist eine Ansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Entsprechung zwischen der angelegten Spannung und der Intensität transmittierten Lichts in einem TN-LCD zeigt.
Fig. 5 ist ein Kurvendiagramm, das ein Verfahren zum Ermitteln der erforderlichen Anlegespannung zum Herbeiführen einer gewünschten Graupegelanzeige bei einem herkömmlichen TN-LCD veranschaulicht.
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zum Ausführen einer Anzeige mit Graupegeln in einem FLCD.
Fig. 7 ist ein Kurvendiagramm zum Erläutern des Prinzips eines herkömmlichen Verfahrens zur Anzeige mit Graupegeln.
Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht, die die Elektrodenanordnung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeigt, die als Hintergrund zur Erfindung offenbart ist.
Fig. 8A ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIIIA-VIIIA in Fig. 8.
Fig. 8B ist eine Tabelle, die ausgewählte Zustände von Pixeln zum Ausführen einer Anzeige mit 16 Graupegeln bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von Fig. 8 zeigt.
Fig. 8C ist eine schematische Veranschaulichung, die ausgewählte Zustände jeweiliger Pixel zum Erzielen von 16 Graupegeln zeigt.
Fig. 9 ist eine schematische Draufsicht, die die Elektrodenstruktur einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist eine Veranschaulichung von Graupegelanzeige-Zuständen für eine Anzeigeeinheit in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Fig. 11 ist eine schematische Draufsicht, die die Elektrodenanordnung in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Eine erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wurde auf Grundlage des folgenden Konzepts entwickelt. Es wird angenommen, dass eine Anzahl n&sub0; benachbarter Pixel in einer Flüssigkristall-Anzeigetafel eine Anzeigeeinheit bildet. Jede Anzeigeeinheit besteht aus den Schnittpunkten von k Abrasterelektroden mit 1 Datenelektroden. Demgemäß gilt n&sub0; = k · 1 (wobei n&sub0;, k und 1 natürliche Zahlen sind). Einige der n&sub0; Pixel jeder Anzeigeeinheit sind so angeschlossen, dass sie einander elektrisch äquivalent sind. So sind einige Pixel elektrisch so angeschlossen, dass sie sich immer im gleichen Anzeigezustand befinden, wodurch diese Pixel als eine Pixelgruppe anzusehen sind. Alle Pixel in einer Anzeigeeinheit sind in n Pixelgruppen unterteilt.
Jedes Pixel kann mit m Graupegeln angezeigt werden. Die Graupegel jedes Pixels beinhalten den Pegel im hellsten Zustand und den Pegel im dunkelsten Zustand. Wenn die Flächen der jeweiligen Pixelgruppen auf ein vorgegebenes Verhältnis eingestellt werden, ist die Anzahl von Graupegeln, die für eine Anzeigeeinheit darstellbar ist, am größten, und es kann eine Anzeige von Graupegeln mit gleichen Dichteintervallen ausgeführt werden. Dies wurde als ein Ergebnis von Untersuchungen der Erfinder zur vorliegenden Anmeldung deutlich.
Es sei angenommen, dass in einer Anzeigeeinheit n Pixelgruppen vorliegen und dass jedes Pixel mit m Graupegeln darstellbar ist. Das geeignetste Verhältnis der erhaltenen Flächen ist das Folgende:
A1 : A2 :...: An = mn-1: mn-2...: 1,
wobei Ai (i = 1, 2, ..., n) die Summe der Flächen aller Pixel in der i-ten Pixelgruppe in einer Anzeigeeinheit repräsentiert. Eine Anzeigeeinheit mit der so konzipierten Elektrodenstruktur kann mn Graupegel mit Intervallen von 100/(mn-1) % ausgehend von der Anzeigedichte 0% bis zur Anzeigedichte 100% wiedergeben.
Als Anzahl von Graupegeln, die für eine Anzeigeeinheit darstellbar sind, wird die große Zahl mit erhalten. Jedoch ist die Anzahl m von durch jedes Pixel angezeigten Graupegeln klein. Demgemäß kann eine Anzeige mit vielen Graupegeln auf einfache Weise mittels dieses Konzepts erzielt werden. Z. B. können im Fall m = 2 und n = 4 16 Graupegel wiedergegeben werden. Außerdem können 256 Graupegel im Fall m = n = 4 wiedergegeben werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine auf Grundlage dieser technischen Überlegung realisierte Vorrichtung im Einzelnen beschrieben. Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 8C wird ein STN-LCD beschrieben. In den Fig. 1 und 8A sind identische Elemente mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, und sie verfügen über dieselben Funktionen. Daher wird die Beschreibung hierzu nicht wiederholt. Das LCD unterscheidet sich von einem herkömmlichen LCD dadurch, dass es eine spezielle Anordnung der Abrasterelektroden 11, 12 und der Datenelektroden 13, 14 aufweist.
Ein Paar Abrasterelektroden 11, 12 und ein Paar Datenelektroden 13, 14 sind einander gegenüberstehend so angeordnet, dass sie einander schneiden, wodurch vier Pixel 21 bis 24 gebildet werden, die eine Anzeigeeinheit 81 bilden. Das Verhältnis der Breiten der Abrasterelektroden 11, 12 ist zu 2 : 1 gewählt. Das Verhältnis der Breiten der Datenelektroden 13, 14 ist zu 4 : 1 gewählt. Das Pixel 21 ist an der Schnittstelle zwischen der Abrasterelektrode 11 und der Datenelektrode 13 ausgebildet. Das Pixel 22 ist an der Schnittstelle zwischen der Abrasterelektrode 12 und der Datenelektrode 13 ausgebildet. Das Pixel 23 ist an der Schnittstelle zwischen der Abrasterelektrode 12 und der Datenelektrode 14 ausgebildet. Das Pixel 24 ist an der Schnittstelle zwischen der Abrasterelektrode 12 und der Datenelektrode 14 ausgebildet. Demgemäß beträgt das Verhältnis der Flächen der Pixel 21, 22, 23 und 24 8 : 4 : 2 : 1.
Es sei angenommen, dass die Pixel 21, 22, 23 und 24 ausreichend kleine Größen aufweisen. In diesem Fall erscheint es, dass die durch diese Pixel ausgebildete Anzeigeeinheit 81 gleichmäßig wiedergegeben wird, mit einer Anzeigedichte, die durch den gewichteten Mittelwert der Flächen der Anzeigedichten dieser Pixel erhalten wird.
Wenn z. B. die jeweiligen Pixel 21, 22, 23 und 24 unabhängig mit zwei Graupegeln angezeigt werden, kann die mit diesen Pixeln ausgebildete Anzeigeeinheit mit 16 Anzeigedichten angezeigt werden. Die Fig. 8B und 8C repräsentieren die Zustände dieser 16 Anzeigedichten in entsprechender Beziehung. Gemäß Fig. 8B wird dann, wenn nur das Pixel 24 eingeschaltet ist, die Anzeigeeinheit 81 mit der Anzeigedichte 6, 7% angezeigt. Wenn nur das Pixel eingeschaltet ist, wird die Anzeigeeinheit 81 mit einer Dichte von 13,3% angezeigt. Auf ähnliche Weise ist es durch Einstellen der Zustände der Pixel 21, 22, 23 und 24 möglich, dass die Anzeigeeinheit 81 mit 16 Graupegeln angezeigt wird, die konstante Dichtedifferenzen mit einem Intervall von ungefähr 6,7% aufweisen.
Diese hintergrundbildende Vorrichtung betrifft den Fall mit n = 4 und m = 2. Demgemäß kann dieses LCD 24, d. h. 16 Graupegel, wiedergeben.
Auch wurde ein FLCD mit derselben Elektrodenstruktur, wie sie bei der hintergrundbildenden Vorrichtung dargestellt ist, und das einen ferroelektrischen Flüssigkristall (FLC) verwendet, hergestellt. Auch in diesem Fall wurde dieselbe Steuerung wie beim STN-LCD der hintergrundbildenden Vorrichtung ausgeführt, wodurch es ermöglicht war, 16 Graupegel wiederzugeben. Da die jeweiligen Pixel durch nur zwei Graupegel angezeigt werden, ist es nicht erforderlich, die Genauigkeit beim Herstellen einer Flüssigkristall- Anzeigetafel streng zu kontrollieren.
Wegen des Hochgeschwindigkeitsbetriebs und der Bistabilität eines FLC verfügt dieses LCD über gutes Ansprechverhalten und ermöglicht es, stabile Bildqualität zu erzielen.

Erstes Ausführungsbeispiel

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 wird das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das STN-LCD dieses dritten Ausführungsbeispiels beinhaltet eine Anzeigeeinheit 82 die an den Schnittstellen zwischen einem Satz dreier Abrasterelektroden 31, 32, 33 und einem Satz dreier Datenelektroden 34, 35, 36 bestehen. Die Anzeigeeinheit 82 umfasst neun Pixel 41 bis 49. Die Pixel 41, 42, 43 sind an den Schnittstellen zwischen den Abrasterelektroden 31, 32, 33 und der Datenelektrode 34 ausgebildet. Die Pixel 44, 45, 46 sind an den Schnittstellen zwischen den Abrasterelektroden 31, 32, 33 und der Datenelektrode 35 ausgebildet. Die Pixel 47, 48, 49 sind an den Schnittstellen zwischen den Abrasterelektroden 31, 32, 33 und der Datenelektrode 36 ausgebildet.
Das Verhältnis aus der Summe der Breiten der Abrasterelektroden 31 und 33 zur Breite der Abrasterelektrode 32 beträgt 2 : 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Breiten der Abrasterelektroden 31 und 33 gleich. Daher ist das Verhältnis der Breiten der Abrasterelektroden 31, 32 und 33 1 : 1 : 1. Das Verhältnis der Summe der Breiten der Datenelektroden 34 und 36 zur Breite der Elektrode 35 beträgt 4 : 1. Die Breiten der Elektroden 34 und 36 sind gleich. Daher beträgt das Verhältnis der Breiten der Elektroden 34, 35 und 36 2 : 1 : 2.
Das Verhältnis der Flächen der neun Pixel 41 bis 49, die an den Schnittstellen zwischen den drei Abrasterelektroden 31, 32, 33 und den drei Datenelektroden 34, 35, 36 ausgebildet sind, beträgt 2 : 2 : 2 : 1 : 1 : 1 : 2 : 2 : 2, wie es aus den vorstehenden Erörterungen ersichtlich ist. Da die Abrasterelektroden 31 und 33 direkt miteinander verbunden sind und die Datenelektroden 34 und 36 miteinander verbunden sind, sind dieses neun Pixel in die folgenden vier Gruppen A, B, C und D unterteilt, die durch elektrisch äquivalente Pixel gebildet werden:
A: Pixel 41, 43, 47, 49
B: Pixel 42, 48
C: Pixel 44, 46
D: Pixel 45
Das Verhältnis der Summen der Flächen der Pixel dieser vier Gruppen ist das folgende:
A : B : C : D = 8 : 4 : 2 : 1
Durch Auswählen der Pixel dieser vier Gruppen auf dieselbe Weise wie im Fall der vier Pixel 21 bis 24 der Vorrichtung von Fig. 8 ist es möglich, eine Anzeige mit 16 Graupegeln auszufahren. Das Muster ausgewählter oder nicht ausgewählter Zustände der jeweiligen Pixel für jeden Zwischengraupegel ist in Fig. 10 dargestellt. In Fig. 10 geben die an die jeweiligen Muster angefügten Zahlen die durch diese Muster eingestellten Graupegel an. Die ausgewählten Zustände der Pixel 41 bis 49 sind für jeden Graupegel in Fig. 8B dargestellt, wobei in diesem Fall das Pixel mit der Nummer 21 durch 41, 43, 47, 49 ersetzt ist, das Pixel mit der Nummer 22 durch 42, 48 ersetzt ist, das Pixel mit der Nummer 23 durch 44, 46 ersetzt ist und das Pixel mit der Nummer 24 durch 45 ersetzt ist.
Bei dieser Elektrodenstruktur fällt die geometrische Mitte aer Anzeigeeinheit mit der Mitte der mittleren Dichte für alle Graupegel überein. Demgemäß hat das LCD des ersten Ausführungsbeispiels bessere Anzeigequalität als die hintergrundbildenden Vorrichtungen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Gemäß Fig. 11 beinhaltet ein STN-LCD gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Anzeigeeinheit 83, die an den Schnittstellen eines Sat zes dreier Abrasterelektroden 51, 52, 53 und eines Satzes dreier Datenelektroden 54, 55, 56 ausgebildet ist. Eine große Anzahl von Abrasterelektroden 5it 52, 53 ist in dieser Reihenfolge parallel zueinander angeordnet. Eine große Anzahl von Datenelektroden 54, 55, 56 ist in dieser Reihenfolge in der Richtung rechtwinklig zur Richtung der Abrasterelektroden 51, 52, 53 angeordnet. Demgemäß ist eine große Anzahl von Anzeigeeinheiten 83 regelmäßig in vertikaler und horizontaler Richtung auf der Flüssigkristall-Anzeigetafel angeordnet.
Jede Anzeigeeinheit 83 beinhaltet neun Pixel 61 bis 69. Die Pixel 61, 62, 63 sind an den Schnittstellen zwischen den Abrasterelektroden 51, 52, 53 und der Datenelektrode 54 ausgebildet. Die Pixel 64, 65, 66 sind an den Schnittstellen zwischen den Abrasterelektroden 51, 52, 53 und der Datenelektrode 55 ausgebildet. Die Pixel 67, 68, 69 sind an den Schnittstellen zwischen den Abrasterelektroden 51, 52, 53 und der Datenelektrode 56 ausgebildet.
Das Verhältnis der Summen der Breiten der Abrasterelektroden 51 und 53 zur Breite der Abrasterelektrode 52 beträgt 4 : 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Breiten der Abrasterelektroden 51, 53 gleich. Daher ist das Verhältnis der Breiten der Abrasterelektroden 51, 52, 53 2 : 1 : 2. Das Verhältnis der Summen der Breiten der Datenelektroden 54 und 56 zur Breite der Datenelektrode 55 beträgt 16 : 1. Die Breiten der Datenelektroden 54 und 56 sind gleich. Daher beträgt das Verhältnis der Breiten der Datenelektroden 54, 55, 56 8 : 1 : 8.
Augenscheinlich beträgt das Verhältnis der Flächen der Pixel 61 bis 69 16 : 8 : 16 : 2 : 1 : 2 : 16 : 8 : 16. Da die Abrasterelektroden 51 und 53 elektrisch miteinander verbunden sind und die Datenelektroden 54 und 56 elektrisch miteinander verbunden sind, sind dieses neun Pixel in die folgenden vier Gruppen E, F, G, H unterteilt, die durch elektrisch äquivalente Pixel gebildet werden:
E: Pixel 61, 63, 67, 69
F: Pixel 62, 68
G: Pixel 64, 66
H: Pixel 65
Das Verhältnis der Summen der Flächen der Pixel dieser vier Gruppen ist das folgende:
E : F : G : H = 64 : 16 : 4 : 1
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die jeweiligen Pixel durch eine wohlbekannte Technik mit vier Graupegeln angezeigt. Die Pixel in jeder Gruppe werden mit demselben Graupegel angezeigt.
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem Fall m = n = 4. Demgemäß wird jede Gruppe von Pixeln im STN-LCD dieses Ausführungsbeispiels mit vier Graupegeln angezeigt, wodurch eine Anzeige mit 4&sup4; = 256 Graupegeln ausgeführt werden kann. Auch fällt im STN-LCD dieses Ausführungsbeispiels die Mitte der Anzeigeeinheit mit der Mitte der mittleren Dichte für alle Graupegel zusammen, auf dieselbe Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Daher kann ausgezeichnete Anzeigequalität erzielt werden.
Obwohl die Erfindung im Einzelnen beschrieben und veranschaulicht wurde, ist deutlich zu beachten, dass dies nur zur Veranschaulichung und als Beispiel erfolgte und nicht zur Beschränkung zu verwenden ist, da der Schutzbereich der Erfindung nur durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche begrenzt ist.
Vorstehend wurden neuartige Merkmale beschrieben, von denen der Fachmann erkennt, dass sie zu Vorteilen führen.

Claims

1. Anzeigevorrichtung mit:

- einer Anordnung mehrerer Pixelanzeigebereiche (82), von denen jeder eine Anzahl von Anzeigeelementen (41-49) enthält; und

- einer Steuereinrichtung (109, 110), die den Anzeigezustand jedes Pixelanzeigebereichs durch Betreiben der Anzeigeelemente desselben steuert; wobei: '

- jeder der Pixelanzeigebereiche (82) in eine vorgegebene erste Anzahl (n) von Anzeigeblöcken (A - D) unterteilt ist, wobei einer der Anzeigeblöcke (z. B. D) ein einzelnes Anzeigeelement (45) enthält und die anderen Anzeigeblöcke (A, B, C) jeweils mehr als ein Anzeigeelemente (z. B. 41, 43, 47, 49) enthalten.

- jedes der Anzeigeelemente (z. B. 41) durch die Schnittstelle zwischen einem Paar streifenförmiger Elektroden (31, 34), jeweils einer aus zwei einander gegenüberstehenden Sätzen streifenförmiger Elektroden (3133, 34 36), festgelegt ist, wobei jedes Anzeigeelemente rechteckige Form aufweist;

- die Steuereinrichtung (109, 110) für individuellen und selektiven Betrieb jedes Anzeigeblocks (A - D) durch Anlegen von Signalen an die zugehörigen Elektroden ausgebildet ist, um den Anzeigeblock mit einem ausgewählten unter einer vorgegebenen zweiten Anzahl (m) von Graupegeln zur Anzeige zu bringen, wobei die zweite Anzahl zwei oder mehr ist, um dadurch einen Graupegel für jeden Pixelanzeigebereich (82) einzustellen; und

- die Flächen der Anzeigeblöcke (A - D) so ausgewählt sind, dass sie eine geometrische Progression unter Verwendung der zweiten Anzahl (m) als gemeinsames Teilerverhältnis bilden, wodurch die Anzahl zur Verfügung stehender Graupegel für jeden Pixelanzeigebereich der zweiten Anzahl potenziert mit der ersten Anzahl (mn) entspricht und die Intervalle zwischen benachbarten Graupegeln jeweils gleich sind.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (109, 110) so ausgebildet ist, dass sie die Anzeigeelemente eines Anzeigeblocks (z. B. A), der mehr als ein Anzeigeelement (41, 43, 47, 49) enthält, so steuert, dass sie immer im gleichen Anzeigezustand sind.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Anzeigeelemente (41, 43, 47, 49), aus denen der Anzeigeblock (A) besteht, gleiche Flächen aufweisen.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Anzeigeelemente (41, 43, 47, 49) des Anzeigeblocks (A) symmetrisch zur Mitte des Pixelanzeigebereichs angeordnet sind.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste Anzahl (n) vier ist.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, bei der die zweite Anzahl (m) zwei ist.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, bei der die zweite Anzahl (m) vier ist.