液晶显示器 本发明涉及一种能频繁地用于常用电子显示器上，例如电视机和计算机的监视器上的液晶显示器，更具体说，是一种适用于顺序彩色发光方法的液晶显示器，它在技术术语中被称为“场序彩色显示器”。
虽然常用液晶显示器(下文缩写为LCD)常作为单色显示器，但由于通过把微型滤色器与液晶盒(微型滤色方法)中的每个象素相连接而控制液晶每个颜色的象素的透射比率的方法已经研究出来，(液晶装置手册(1990)P492，由日本科协第142次小组委员会编写，由Nikkan Kogyo Shinbun-sha出版)，就能产生任意颜色。
然而，这种滤色方法，也存在如下问题：
(1)：由于滤色器吸收每种颜色，三分之二或更多的入射光束被浪费掉；例如，由于红色滤色器吸收蓝色和绿色光谱，70％至90％的光能被浪费掉。
(2)：由于每个象素由红、绿、蓝三色象素组成，在分辨和驱动电路中，不可避免地造成三次损耗。
为了解决这些问题，一种称为顺序彩色发光方法(场序颜色发光方法)已经研究出来，其中三种颜色图像能顺序地显示而不必使滤色器与每个象素相连接。(液晶显示技术(1996)，由Shoichi Matsumoto编写，P50由Sanyo Tosho Co.出版)。
为了避免在上述顺序彩色发光方法中由于颜色的变换而造成对眼睛的闪烁，三种颜色应该在一个发光时间(一组三种颜色的图象显示时间)大约为1/60秒内进行变换，即每种颜色发光时间大约为1/180秒或6毫秒。液晶的响应时间应设定为或少于3毫秒。例如上述地一半时间用于每个象素的变换或液晶的响应，在剩下的一半时间内接通背照明。
然而，采用具有高响应速度，并能显示半色调图像且能便于制造的顺序彩色发光方法的液晶显示器还没有实现出来。
例如，一种目前用于高品质有源矩阵(AM)液晶显示器中的TN型(扭列型)液晶盒(缩写为TN盒)还不能用于顺序彩色发光方法中，这是因为，它虽然依靠所需的半色调状态，但它的响应时间长达20至100毫秒。在液晶盒被强加用于低速顺序彩色发光方法时，由于闪烁发生，显示的质量就大大地受到损坏。实际上，用于简单矩阵方法中的STN型(超扭列型)液晶盒，其响应被更多地延时了，响应时间为50至300毫秒。虽然铁电液晶盒具有高响应速度，但它也存在如下一些问题：半色调图像几乎不能被显示，盒缝隙做得很薄，还需要比较麻烦的定向处理。
本发明的发明者在日本未经审查专利No7-84254中提出一种使用弯曲取向液晶盒(包括一个液晶盒，在液晶盒的中心，存在扭转取向，下文缩写为弯盒)的液晶显示元件和一个相补偿板(相差板)。在这个元件中，一个能三维地补偿液晶盒的延迟的双轴相补偿放置于弯盒上，用来消除视角的依赖性，以此拓宽盒的视有。由于该弯盒的驱动电压和TN盒的类似，在低电压情况下通过设置相补偿板以光学地补偿液晶的定向，所以，实际上常用的制造方法就能制造该元件。如图8所示，这种弯盒(8μm的盒缝隙)的响应时间为2至8毫秒，它为上述TN盒响应时间的1/10或更低些(响应时间比TN盒快10倍)。然后，由于响应时间远大于决定变换半色调位(灰度级)的3ms，所以这种类型的盒还不能充分地用于顺序彩色发光方法的显示。
因此，本发明的目的是提供一种能够实现顺序彩色发光方法的液晶显示器，即在不需要任何彩色滤光器的情况下就能较好地得到一种高清晰度全色显示器。
本发明的研究者经过深入细致的研究发现，通过选择最佳的弯盒参数和装置参数，就能较高地提高响应速度，因此就能实现下文所述的本发明。
本发明提供一种液晶显示器，其特征在于它设有一个相补偿板置于弯曲取向液晶盒前面的显示板，所述盒缝隙为7μm，所述的盒和相补偿板插入两个交叉极化器之间，一个通过把显示板划为矩阵元素来驱动每个像元素的TFT有源矩阵，一个在显示板背面能顺序地发出红，绿、蓝三种颜色光的表面发光源。
术语“弯曲取向液晶盒(弯盒)”，顾名思义为“一种具有弯曲取向结构的液晶盒”，它在电光学上几乎是同义的，包括“一个在液晶盒中心具有扭转取向的液晶盒。”
液晶盒最好设有一个在每种颜色光发光之前能对每个象素执行两次或多次记录(更新)的记录装置，而且TFT的材料最好是多晶硅。
本发明还提供一种对液晶显示器的记录方法，其特征是在每种颜色光发光之前能用记录装置执行两次或多次记录。
图1是本发明显示板的示意图，
图2(a)是透射比与电压之间的关系特性图，图2(b)是具有盒缝隙为6μm的弯盒的半色调图像(在图(a)中的1至6)的转换响应特性图。
图3是三端元件型AM驱动LCD的示意图。
图4是使用TFT模拟AM-LCD的FET驱动电路图。
图5是背照明结构的示意图。
图6是AM-LCD模拟试验的示意图，其中(a)至(c)分别是门极电压Vg，漏极电压Vd和源极电压Vs，而(d)是液晶盒透射比的响应曲线，(e)是背照明的输出图。
图7是转换TN盒的半色调图像的响应特性的示意图。
图8是转换具有盒缝隙为8μm的弯盒的半色调图像的响应特性的示意图。
图1是本发明所设的简图。从图中可知，在显示板10中一相补偿板3(相差板)设置在弯曲取向液晶盒(弯盒)1的前面，弯盒1和相补偿板3插入两个交叉极化器5、5之间。图中还显示了一弯曲取向液晶11和两个液晶插入共同的玻璃板12(基板12)，在玻璃板12上设有一层透明导电膜。在显示板10的背面设有一个顺序发出红(R)、绿(G)、蓝(B)三种彩色光的表面发光源7，其中转换颜色的电路图被省略。有源矩阵将在下文中描述。
液晶分子在弯盒1中的上、下基板12的表面上能相互倾斜为一个反向。在电压施加给该盒时，液晶分子在盒中心轴能形成一个弯曲取向或者形成扭转取向。本发明的液晶盒用一技术术语表示为“弯曲取向液晶盒(弯盒)”。这是因为上述两个方向在电光池上彼此几乎是同义的。
在日本未经审查的专利No7-84254中公开了一种具有这样取向的液晶盒，它具有取向变化(即透射比变化)对电压变化的快速响应，为了进一步提高响应速度以实现前述目的，采用了具有低粘度的液晶分子，例如Chisso Co制造的LIXONTD-6004XX，TD-6001XX和TD-5068XX，同时根据以上条件选取最佳的预倾斜角和相补偿板，此外，还能使盒缝隙变小。
通常，在现有技术中盒缝隙设定为7μm或更大些，这是因为较小盒缝隙在相同驱动电压下能降低透射比。然而，这种盒缝隙要获得3ms或低于3ms的响应速度是困难的。
相反，在盒缝隙小于7μm时，根据本发明降低透射比，能获得大约为3ms或低于3ms的响应速度。
然而，要想使盒缝隙减小低于1.5μm，相对于延时，就需要一个具有超过0.6双折射率Δn的液晶。由于在目前制造技术情况下，实现这种需求是困难的，目前，盒缝隙的低限设定为1.5μm。
液晶的粘度最好为70mPa·S或更低些，这是因为超过70mPa·S的值会使液晶响应被延迟。
预倾斜角建议设定为2°至30°。在它小于2°时，使液晶形成弯曲取向的开通电压VCR会变成几伏或更高的电压，导致一个较高的驱动电压。在它超过30°时，延迟减小以致液晶盒的透射比将会降低，这两种情况都不是最好的结果。如果通过发射紫外光采用形成一层聚合物的方法，同时给液晶施加电压，然而，预倾斜角设定的最佳范围在0.1°至30.0°。
最佳相补偿板设计成在低电压(大约为6V或更小些)，情况下液晶取向能被光补偿。板的折射率为ny＞nx＞nz，如图1所示。然而，这些数值可根据液晶的物理参数改变为ny＞nz＞nx。
在图2中，(a)是显示透射率与电压的关系图(b)是具有盒缝隙为6μm的弯盒的转换半色调图像(在(a)中1至6)的响应特性图。在图2(b)中，显示了在半色调图像中分别对应上升和下降时间的从低位到高位的变化和一个反向变化。从图中可明知响应时间主要由半色调图像的末位决定，响应时间在低电压下被延迟，而响应时间须保持在大约3ms之内的目标总体来说几乎是可以实现的，而在最糟糕的条件下比3ms慢一点儿。
虽然为了目测液晶在电场中的取向变化而设有一交叉极化器，但也可选取那些几乎没有波长相关性的光特性的极化器。最理想情况是，在使用本发明显示板的LCD结构中，在激化液晶的驱动方法中，是采用有源矩阵驱动方法，该方法能频繁地用于具有彩色滤光器并能用于有高品质图像发射型的TN盒中。
图3是三端元件型AM驱动LCD的示意图。如图3(a)所示，它的基本结构包括一个基板，在一基体上设有包括源极、门极和漏极的三端元件，其中液晶层设置在由显示电极和与源极相连接的电容细成的三端元件型矩阵上，在其上方的没有任何形状(公共)电极基板通常选用透明的对电极板，与三端元件型矩阵电极的基板相对。
在使用本发明的显示板时，图3(a)中的液晶层与图1中的液晶H相对应，而图3(a)中的显示电极30和透明平电极15对应于图1中的玻璃板。虽然图中未示出，相补偿板靠近于玻璃基板的前面或背面，交叉极化器的底面靠近于三端元件型矩阵19的前面或背面，而交叉极化器的顶面靠近于相补偿板的前面或靠近于玻璃基板12的前面。换句话说，显示板通过有源矩阵驱动板按矩阵列分为象素。
这种LCD的工作原理如图3(b)所示，在用一扫描电路按一行定时驱动方法扫电极(门极总线，扫描线)X1，X2...Xn后，在一门极总线上的三端元件都立刻被接通，以此从经过与该扫描同步(定义为更新(记录))的保持电路的信号列电极(漏极总线，信号线)Y1，Y2...Yn连续地向与三端元件连接的电容提供信号电。这种信号电连续激发通过在门极总线上的所有像素中的液晶直至顺序帧扫描的出现。
被称为“行定时驱动方法”的记录方法如图3(b)所示，也可以通过设置一个与门极总线相连的扫描电路相应的电路而取代设置保持电路，而采用一种称为“点序驱动方法”，其中信号被顺序地记录在每个象素上。
由于在顺序彩色显示方法中允许显示器底端的扫描行上的象素达到所需半色调图象之前的所余时间是在微型彩色滤光器方法中的三分之一，记录时间不可避免地被缩短了。在这种情况下，在设有通过记录在具有相对来说低纯度(purity)和低电阻率的液晶上的常用信号达到其饱和状态，取向状态是不稳定的，因此，有时会破坏整个图像的品质。这个问题可以通过两次或多次记录得到避免。
因此，本发明最好还设置寻址装置，它能够在每种颜色每次发光期间对每个象素进行两次或多址寻址。由于放松了对液晶纯度(purity)的限制，这样就会降低生产成本。这种记录装置由于与控制电路相对应，因此它能被方便地制成，其中图3(b)中扫描电路的扫描频率是保持电路的折合频率(fold frequency)的1/N，假设记录次数为N。
从上述记录时间被缩短的事实来看，根据本发明设置在液晶显示器中的TFT的材料最好选用多晶硅，它比广泛使用于具有彩色滤光器的常用TN盒上的非晶硅具有较高的响应速度。
在使用具有盒缝隙为6μm，粘度为27.8mPa·S和预倾斜角为5°的弯盒时，其中由Chisso Co.制造的LIXON TD-6004XX液晶，通过实验模拟由TFT组成的有源矩阵LCD(AM-LCD)，可测出显示特性。如图4所示的实验中，FET(场效应管)驱动电路是通过假定弯盒1是AM-LCD的一个象素而构成的，其中电容Cs是液晶盒充电量的两倍。如图5所示，平发光源1是这样构成的，使来自每种颜色R、G和B的每个冷阴极荧光灯的经过光导板22和散热板13的R、G和B能同等地、顺序地照射弯盒1的背面。
图6是AM-LCD模拟实验的示意图，其中(a)至(c)分别是门极电压Vg、漏极电压Vd和源极电压Vs，而(d)和(e)分别是液晶盒透射比响应曲线和背照明输出图。通常电压Vc设定为恒定值(大约为7V)。
在每个像素的一种颜色的一次显示时间(上述为6ms)内，要实现6次新(记录)，而在这种情况下，一次记录时间对应为1ms，通过使记录时间对应于具有500条扫描线的显示器的像素，每条扫描线的2μs的记录时间和0.998ms的脉宽相等。
实现两次或多次记录时间的原因如下：
液晶分子取向变化的响应时间为1至3ms，与上述每个扫描行的记录时间为2μs相比是很慢的。因此，在将取向变化为所需程度之前两次或多次记录能更精确地显示半色调图像。在记录的初始阶段，电压的变化可以大于对应于所需半色调图像的电压，(即施加规定的半色调电压)。否则，通过施加考虑到伴有取向变化的电容变化而确定的电压，只记录一次。而且，在由于电容变化使半色调图像的偏差被忽略时，考虑到如上所述的半色调图像的变化的电压可以不施加。如果只记录一次时，那么一次记录时间就会变为3ms，每个扫描行的记录时间为6μs，这是因为记录可以在每种颜色6ms的记录时间的大约一半就可执行。如果需要一个较长的记录时间，光源的发光时间就会被缩短。例如为1ms，以便所有显示板的记录时间变为5ms，从而保证每次扫描时间长达10μs。在如图6所示的例子中，用于每个扫描行的电压Vd的极性变反时，在一个帧中其极性可以不发生变化，在下一次帧中其极性可变反。Vd的极性发生变换的原因是因为：虽然液晶的取向，换句话说透射比，是由(Vs-Vc)的均方根值决定的，并不受极性的影响。如果保持施压同一极性的电压，则液晶会受到破坏。
图6举了一个例子，其中一电压模型被施加。在图6(e)中，一液晶遮光器(半色调可变遮光器)在R的显示期间是打开的，而在G和B的显示期间是关闭的。对应于打开(半色调图像6)和关闭(半色调图像1)的|Vs-Vc|的值分别是6V和2V，如图6(c)所示。因此，液晶的透射比迅速响应于所施电压能在上升和下降时期内实现3ms的响应时间，以此获得一个清晰的R单色显示。
同样，能实现遮光器在显示G或B时被打开的实验，也能获得一个清晰的R或B的单色显示。
通过实验地证实了可以获得具有6的半色调图像的每个合成颜色的显示，其中遮光器被打开以便R、G和B的两种或多种颜色的组合，通过实验可以获得具有所需亮度的每个合成颜色，其中，除了R、G和B之中的每一组合的打开和关闭(1和6的半色调图像)的结合。以外，半色调图像的初级和末级还可变化成许多结合。
从上述AM-LCD模拟实验中可清楚地知道，在产生合适的驱动波形时，就能实现全色显示而不会产生任何闪烁。
根据本发明在如下几方面能产生显著的效果：实现全色液晶显示而无需任何彩色滤光器，清晰度和视角都优于常用的LCD，且生产效率也高。