專利名稱：用于灰度顯示的鐵電液晶裝置、灰度顯示器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于灰度顯示并可提供完全連貫圖象的鐵電液晶裝置，一種灰色顯示器和一種應(yīng)用鐵電液晶裝置的方法。
通常的鐵電液晶顯示裝置只能顯示黑和白(關(guān)和開)兩種狀態(tài)，不能進(jìn)行灰度顯示。


圖1A表示用以解決此類問題的傳統(tǒng)的鐵電液晶顯示裝置一個實例的垂直剖面圖。參照圖1，鐵電晶體顯示裝置包括一對玻璃基底1和11，透明電極2和12，一個鐵電液晶層4和一個臺形絕緣層3。如所周知，透明電極2和12是由氧化銦錫(ITO)電極組成的，而液晶層4是由不同類型的鐵電液晶所組成。如圖1A所示，可由聚酰胺樹脂構(gòu)成的臺形絕緣層3位于透明電極12之上，該電極形成在下玻璃基底11之上。鐵電液晶裝置的每個象素區(qū)被劃分成3個子區(qū)域X、Y和Z。在這里，臺形絕緣層3各段的厚度在每一個子區(qū)域X，Y和Z是不相同的，因此，如圖1B所示，子區(qū)域X，Y和Z分別提供了電容C21，C22和C23。
同樣地，如果相應(yīng)于液晶層4每一個象素子區(qū)域的電容及電阻值表示為C21，C22和C23，……及R21，R22和R23，…，則鐵電液晶裝置可表示為一等效電路，如圖1B所示。在這里，象素區(qū)域的數(shù)量概括為n。
同樣，假設(shè)所有象素子區(qū)域具有相同的面積和鐵電液晶層4遠(yuǎn)較臺形絕緣層3為厚，則相應(yīng)于鐵電液晶裝置每一個象素區(qū)域的電容和電阻值可近似為C21＝C22＝C23，和R21＝R22＝R23。在這里，作用于液晶層4的電壓為臺形絕緣層3的電容C21，C12和C13，…的函數(shù)。
如上所述，按照傳統(tǒng)的意見，象素中上板和下板之間的絕緣層的厚度設(shè)置成具有任意值的不同的厚度，只有在相應(yīng)于絕緣層中特殊區(qū)域的液晶可選擇地進(jìn)行驅(qū)動以形成灰度顯示。這就是說，利用根據(jù)絕緣層厚度的不同所形成的光學(xué)透明度的不同，以達(dá)到灰度顯示的目的。
無論如何，在上述的灰度顯示中，由于在一個象素中絕緣層厚度的不同，液晶層的厚度是變化的，因此，在一個象素中，透過液晶層的光度是不均勻的。其結(jié)果，在一個象素中，圖象(亮度)是不相同的。
為解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是要提供一種用于灰度顯示的鐵電液晶顯示裝置，其中液晶層的厚度保持不變從而在一個象素中提供均勻的照度，和一個灰度顯示器，以及采用鐵電液晶顯示裝置的一種方法。
為達(dá)到上述目的，提供了一種鐵電液晶顯示裝置，它包括第一和第二基底，二者以給定的間距相互對置；一個在第一基底內(nèi)表面上設(shè)置的第一透明電極；相對于每一個象素，在第二基底的內(nèi)表面上設(shè)置的多個第二透明電極；在多個第二透明電極上設(shè)置的多個絕緣層，這些絕緣層具有相同的厚度和不同的光學(xué)透明度，和在其上設(shè)置絕緣層的第二基底和其上具有第一透明電極的第一基底之間設(shè)置的鐵電液晶層。
此外，提供了一種鐵電液晶顯示裝置，它包括第一和第二基底，二者以給定的間距相互對置；一個在第一基底內(nèi)表面上設(shè)置的第一透明電極；相對于每一個象素，在第二基底的內(nèi)表面上設(shè)置的多個絕緣層，這些絕緣層具有相同的厚度和不同的光學(xué)透明度；在絕緣層上設(shè)置的多個第二透明電極；和在其上設(shè)置第二透明電極的第二基底和其上具有第一透明電極的第一基底之間設(shè)置的鐵電液晶層。
優(yōu)選的情況是絕緣層和第二透明電極具有同樣的寬度。
同樣，為實現(xiàn)上述目的，提供了一種灰度顯示器，它包括一個液晶顯示裝置，對于每一個象素，它具有在第一和第二基底中的一個的內(nèi)表面上設(shè)置的多個透明電極，兩個基底以給定的間距相互對置；在透明電極上設(shè)置的多個絕緣層，絕緣層具有相同的厚度不同的光學(xué)透明度；和一個信號電壓分配裝置，用以分配施加于透明電極終端的信號電壓，從而提供具有不同電壓水平的信號。
優(yōu)選地，信號電壓分配裝置對信號電壓的分配，是通過在每個象素中的每個透明電極的終端上連接以給定數(shù)量的電阻器來實現(xiàn)的。
同樣，為達(dá)到上述目的，這里提供了一種灰度顯示器中的灰度顯示方法，該顯示器包括對于每一個象素，在以給定的間距彼此相互對置的第一和第二基底中的一個的內(nèi)表面上設(shè)置的多個透明電極；在透明電極上設(shè)置的、具有相同厚度和不同光學(xué)透明度的多個絕緣層；和對作用于透明電極終端的信號電壓進(jìn)行分配用以提供具有不同電壓水平的信號的信號電壓分配裝置。所提供的灰度顯示方法的步驟為利用連接在透明電極上的信號電壓分配裝置對施加的信號電壓進(jìn)行分配；當(dāng)由信號電壓分配裝置所分配出的電壓不小于給定的閾值電壓時，驅(qū)動透明電極進(jìn)行灰度顯示。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點，通過對優(yōu)選實施例配合附圖所進(jìn)行的詳細(xì)說明，將會更加明顯，所附的圖中圖1A為用于灰度顯示的一個傳統(tǒng)的鐵電液晶顯示裝置的垂直剖面圖；圖1B為圖1A中所示的鐵電液晶顯示裝置的一個等效電路圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，用于灰度顯示的一種鐵電液晶顯示裝置的垂直剖面圖；圖2B為根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，用于灰度顯示的一種鐵電液晶顯示裝置的垂直剖面圖；圖3A是用以說明示于圖2A和2B中的鐵電液晶顯示裝置的第一象素分割方法的示圖；圖3B是用以說明示于圖2A和2B中的鐵電液晶顯示裝置的第二象素分割方法的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明采用鐵電液晶顯示裝置的一個灰度顯示器的線路圖；圖5A-5D為用以說明根據(jù)本發(fā)明的灰度顯示器中灰度顯示方法的示意圖。
在使液晶層保持等厚的情況下，為實現(xiàn)灰度顯示，鐵電液晶顯示裝置的每一個象素被劃分成多個子區(qū)域，每個被劃分的子區(qū)域在每個子區(qū)域上形成電極后被驅(qū)動，或者在電極上設(shè)置具有不同電容率的絕緣層，從而使每個子區(qū)域中有效電容變得不相同。其結(jié)果，在被劃分的子區(qū)域中施加的信號電壓被不同地識別，從而顯示出灰度。另一種情況是，具有相同的電容率和不同的光學(xué)透明度的絕緣層可以在被劃分的子區(qū)域上形成的每個電極上形成，從而達(dá)到了灰度顯示。
無論如何，由于象素被劃分成許多子區(qū)域，而每個子區(qū)域由電極驅(qū)動，驅(qū)動電路變得昂貴。此外，連貫地形成具有不同電容率的絕緣層，從而以不同的電容驅(qū)動每個象素的被劃分的子區(qū)域，也是比較困難的，因此，根據(jù)本發(fā)明，利用鐵電液晶顯示裝置即可進(jìn)行灰度顯示，其中，設(shè)置了每個具有相同電容率和不同的光學(xué)透明度的絕緣層。
根據(jù)本發(fā)明的鐵電液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)，將參照圖2A進(jìn)行說明。
如圖2A所示，彼此對置的前部玻璃基底1和后部玻璃基底11被設(shè)置在給定的距離上，而第一和第二透明電極2和12分別在前部和后部基底的相對的表面上設(shè)置。在這里，第二透明電極12設(shè)置成，例如，在每個象素區(qū)域中具有三個分部和三個絕緣層3a，3b和3c，此三者具有相同的電容率和不同的光學(xué)透明度，并以相同的厚度在第二透明電極12被分解的三個部分上設(shè)置。其上設(shè)置有絕緣層3a，3b和3c的后部玻璃基底11和其下設(shè)置有第一透明電極2的前部玻璃基底之間為液晶4所充滿。
在具有上述結(jié)構(gòu)的鐵電液晶顯示裝置中，如上所述，提供了3個具有相同的電容率和不同的光學(xué)透明度的絕緣層3a，3b和3c，從而通過3個絕緣層3a，3b和3c的線路組合可以顯示出8(23)種灰度。
圖2B為根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的用于灰度顯示的一種鐵電液晶顯示裝置的垂直剖面圖。在此實施例中，后部玻璃基底上第二透明電極12和絕緣層3a，3b和3c的放置的順序與圖2A中所示的鐵電液晶顯示裝置中的放置順序相反。其灰度顯示的方法和線路組合的數(shù)量與圖2A中所示的鐵電液晶顯示裝置的情形也是相同的。
按照具有上述結(jié)構(gòu)的鐵電液晶顯示裝置，一個象素的區(qū)域被劃分成許多每個具有任意大小的子區(qū)域，具有相同電容率和不同光學(xué)透明度的絕緣層以相同的厚度分別在第一和第二透明電極上相應(yīng)于被分解的子區(qū)域的部分上設(shè)置。其后，相應(yīng)于特定子區(qū)域的鐵電液晶的狀態(tài)，利用根據(jù)電阻使電壓下降的原理的電壓分配法，將發(fā)生改變，因此，每個被劃分的子區(qū)域的透明度可以是相對來說不同的。結(jié)果，灰度的等級可以分出來。
例如，如圖3A所示，當(dāng)每個具有不同電容率的絕緣層是均勻地劃分時，被劃分的子區(qū)域間的灰度不能被區(qū)別開，因此只有四種灰度(所有的子區(qū)域全開，兩個子區(qū)域開，一個子區(qū)域開和所有的子區(qū)域關(guān))能夠被表示出來。然而，如圖3B所示，當(dāng)絕緣層是非均勻地被劃分時，被劃分的子區(qū)域間的灰度是可以區(qū)別開的。因此，可以通過被劃分的每個子區(qū)域的灰度的組合來表示8(23)種灰度。
無論如何，如果圖3A所示的每個被均勻劃分的絕緣層的光學(xué)透明度是不同的話，則子區(qū)域間的光亮度是可以區(qū)別開的，因此，可以象圖3B的情形一樣表示出8種灰度。此外，均勻地劃分絕緣層因而在制造過程中提供了優(yōu)越性。在這里，假定a區(qū)的相對透明度為100％，b和c區(qū)的相對透明度值分別為50％和25％。
根據(jù)本發(fā)明的灰度顯示器和采用鐵電液晶顯示裝置的方法將參照圖4和圖5A-5D進(jìn)行說明。
如圖4所示，按照本發(fā)明的灰度顯示器，鐵電液晶顯示裝置的每個象素區(qū)被劃分為9個子區(qū)域，在這里，提供給每個象素區(qū)三個列和三個行電極，其中，電阻器分別被連接在列和行電極的端部，從而分配了施加在電極上的信號電壓。即，如圖4所示，電阻R1，R2，R3和RG具有不同的電阻值并被連接在列電極的端部，電阻R4，R5，R6和RG具有不同的電阻值并被連接在行電極的端部。在這里，每個電阻的另一端被連接在一個主信號端。
另外，輸入到每個主信號端的信號的電壓被設(shè)置成四個級別，輸入到每個電極的電壓由于有電阻而降低，并被調(diào)節(jié)成超過影響液晶狀態(tài)的閾值電壓Vth。
例如，如圖5A-5D所示，當(dāng)主信號端的電壓(總電壓Vtot1-Vtot4)被分配，并在隨后按如下施加給每個列電極，象素的每個子區(qū)域按照下表的條件是否被滿足而部分地被驅(qū)動。其結(jié)果是實現(xiàn)了灰度顯示。即，被施加的主信號的電壓被連接在每個象素的三個透明電極上的電阻所分配。在這里，象素的每個子區(qū)域被驅(qū)動與否是根據(jù)分配的電壓的值是否小于進(jìn)行灰度顯示的閾值電壓。
同樣，如果對施加在行電極的信號電壓值按與如上相同的方式進(jìn)行調(diào)整，就可以顯示更多的灰度。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的鐵電液晶顯示裝置，灰度顯示器和采用此裝置的方法中，象素區(qū)域被劃分成多個任意大小的子區(qū)域，在相應(yīng)于被劃分的子區(qū)域的每個透明電極上方或下方以相同的厚度分別設(shè)置絕緣層，其中，絕緣層的電容率是相同的，而其光學(xué)透明度是不相同的，或者絕緣層的電容率和光學(xué)透明度二者都不相同。于是，由于采用了電阻使電壓下降的原理的電壓分配方法，相應(yīng)于每一子區(qū)域的鐵電液晶的狀態(tài)可選擇地被改變。結(jié)果，每個被劃分的子區(qū)域的亮度相對來講可以是不相同的，于是，隨著灰度等級的進(jìn)一步被分解，即可實現(xiàn)灰度顯示。因此，灰度可以進(jìn)一步地有效地被顯示，不會因在一個象素內(nèi)鐵電液晶層厚度的不同而導(dǎo)致顯示屏幕上的不連貫。
權(quán)利要求
1.一種鐵電液晶顯示裝置，包括以給定距離相互對置的第一和第二基底；在所說的第一基底內(nèi)表面上設(shè)置的第一透明電極；在相對于每一象素的所說的第二基底的內(nèi)表面上設(shè)置的多個第二透明電極，每個具有給定的寬度；設(shè)置在所說的多個第二透明電極上的多個絕緣層，具有相同的厚度和不同的光學(xué)透明度；和在其上設(shè)置有所說的絕緣層的所說的第二基底和其上具有所說的第一透明電極的所說的第一基底之間設(shè)置的鐵電液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的鐵電液晶顯示裝置，其特征在于，所說的第二透明電極和所說的絕緣層具有同樣的寬度。
3.一種鐵電液晶顯示裝置，包括以給定距離相互對置的第一和第二基底；在所說的第一基底內(nèi)表面上設(shè)置的第一透明電極；在相對于每一象素的所說的第二基底的內(nèi)表面上設(shè)置的多個絕緣層，具有同樣的厚度和不同的光學(xué)透明度；在所說的絕緣層上設(shè)置的多個第二透明電極；和在其上設(shè)置有所說的第二透明電極的所說的第二基底和其上具有所說的第一透明電極的所說的第一基底之間設(shè)置的鐵電液晶層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中的鐵電液晶顯示裝置，其特征在于，所說的絕緣層和所說的第二透明電極具有相同的寬度。
5.一種灰色顯示器，包括一個液晶顯示裝置，相對每一象素，具有設(shè)置在彼此以給定距離相互對置的第一和第二基底中的一個的內(nèi)表面上的多個透明電極，和在所說的透明電極上設(shè)置的多個絕緣層，具有相同的厚度和不同的光學(xué)透明度；和一個信號電壓分配裝置，用以分配施加在所說的透明電極的端部的信號電壓，從而提供具有不同電壓值的信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中的一種灰度顯示器，其特征在于，所說的信號電壓分配裝置，通過在每一象素中將給定數(shù)量的電阻連接到所說的透明電極的每個端部，對信號電壓進(jìn)行分配。
7.一種灰色顯示器中的一種灰色顯示方法，該顯示器包括對于每一個象素，在以給定的間距彼此相互對置的第一和第二基底中的一個的內(nèi)表面上設(shè)置的多個透明電極；在所說的透明電極上設(shè)置的、具有相同厚度和不同光學(xué)透明度的多個絕緣層；和對施加給所說的透明電極端部的信號電壓進(jìn)行分配用以提供具有不同電壓值的信號的信號電壓分配裝置，灰度顯示方法的步驟為利用連接在透明電極上的信號電壓分配裝置對施加的信號電壓進(jìn)行分配；和當(dāng)由信號電壓分配裝置所分配的電壓不小于給定的閾值電壓時，驅(qū)動透明電極進(jìn)行灰度顯示。
全文摘要
一種鐵電液晶顯示裝置、灰度顯示器和采用液晶顯示器的方法。在鐵電液晶顯示裝置中，象素區(qū)被劃分成多個給定大小的子區(qū)，在子區(qū)的每個透明電極上方或下側(cè)設(shè)置一個同厚度的絕緣層，各絕緣層的電容率相同，光學(xué)透明度不同，或者電容率和透明度都不同。由于采用了電阻使電壓下降原理的電壓分配方法，相應(yīng)于特定子區(qū)的鐵電液晶的狀態(tài)被改變。結(jié)果，每個子區(qū)的透明度相對說可以不同，于是隨著灰度等級進(jìn)一步被分解，可實現(xiàn)灰度顯示。
文檔編號G02F1/13GK1165310SQ9511318
公開日1997年11月19日 申請日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者李相錄 申請人:三星電管株式會社