[发明专利]用于显示运动画面的保持型显示单元

说明书

发明领域

本发明涉及用于显示运动画面的保持显示单元(保持型显示单元)，更具体地，涉及诸如用于显示运动画面的保持LCD单元之类的保持型显示单元。本发明还涉及使用保持型显示单元的显示器、光阀和投影装置。

现有技术的说明

近年来，扭转向列(TN)模式的LCD器件一般被用作典型的LCD器件。该TN模式的LCD器件被分类为两种模式：有源矩阵模式，诸如TN-TFT，其中在显示单元的每个像素中设置有薄膜晶体管(TFT)开关；以及超扭转向列(STN)模式。尽管STN模式在对比度和与TN-TFT模式相关的视角方面的特性有改进，其缺陷在于响应速度低。从而，STN模式显示单元不适合于显示运动画面。STN模式还具有比现在商业应用中使用更频繁的TN-TFT模式的图像质量差的缺点。

在上述环境中，已经开发了用于改善视角依赖性的技术并且现在用在了实际产品中。这样，高性能LCD器件的主流是使用TN模式并辅之以补偿膜、平面内开关模式以及使用多畴垂直对准技术的TFT有源矩阵模式。

在上述的有源矩阵模式的LCD器件中，图像信号的更新周期为60Hz，以实现正和负的更新各为30Hz，从而单个场具有大约16.6毫秒。因此，正和负场之和(称为帧)具有大约33.3毫秒。要注意的是，目前LCD器件的响应速度至多在这个帧时间的左右。因此，如果用LCD器件显示诸如运动画面、计算机图形或高速游戏画面的的图像信号，则要求LCD器件实现比达到该帧时间更高的响应速度。

已经研究了各种技术以实现LCD器件的高速模式。用于获得LCD器件的更高速度操作的技术分为两种主流，一种是针对如上所述的使用更高速度的向列液晶(LC)，而另一种是针对使用具有自然极化和更高的响应特性的碟状结构LC。

第一种针对更高速度向列LC的主流技术尝试了如下技术：减少单元间隙以增加每个施加电压的电场；向LC层施加更高的电压以增加电场，由此推进或帮助LC层的状态变化；减少LC的粘度；和采用被认为是在本质上达到更高速度的特定模式。通过使用这些技术，LCD单元已经实现了当前的数毫秒的响应时间

作为这样的例子，有场顺序显示模式和光学补偿的双折射模式，它们实现了2至5毫秒的响应时间。在Nikkan Kogyou News Paper，1998年7月，第8-12页，和“SID’94 Digest”第927-930页中介绍了这种技术。通过使用这些技术，达到了在2至5毫秒之间的响应时间。

在第二种主流技术中的具有自然极化的碟状结构的LC的例子包括表面稳定的铁电液晶(SSFLC)，在那些例子中间它是最普遍的并且已用在实际产品中。SSFLC被报告具有大约100微秒(μs)的响应时间。通过具有三种稳定状态的反铁电LC也可以得到相似的响应时间。另外，使用变形的螺旋铁电LC、无阈值反铁电LC、和使用electroclinic效果的LC在模拟显示格式中也实现了在数毫秒和数十微秒之间的更快的响应时间。

但是，据报告，这些更高速度的LC还不能以足够的图像质量来显示运动画面。认为这是由于LCD单元的显示原理所造成的。应当注意除LCD单元以外的显示单元如CRT单元发出自己的光用于自发光的显示，而LCD单元通过使用LCD层的快门功能来显示图像，该功能通过传输或反射来发出或挡住入射的光。

在CRT单元的操作中，电子束被照射到用于荧光的磷上。荧光部件的寿命取决于磷和CRT单元的目的。例如，在诸如雷达等持续长久的示波器中，一般用具有长达数百毫秒的长时间荧光的磷，在该时间段中光强度减至其初始光的10％。另一方面，在飞点式(flying-spot)扫描管中，通常使用荧光时间短至100纳秒的磷。在用于显示运动画面的CRT单元中，使用荧光时间短的磷。

图1显示了这种用于显示运动画面的CRT在每个场中发光的时序图，其中只在每个场的初始持续阶段具有较高的辉度，并且在每个场的后续过程中辉度显著减小，显示出脉冲型的发光。

另一方面，LCD器件的快门模式允许辉度在每个场中是恒定的，以得到保持型的发光，如图2所示。在图2中，实线表示理想的高速响应，而虚线表示实际的低速响应的情况，说明了保持型的发光。