專利名稱：矩陣基底和用該基底的液晶裝置及用該裝置的顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種矩陣基底，一種使用該矩陣基底的液晶裝置以及一種使用該液晶裝置的顯示設(shè)備，用以顯示圖象和字符。特別是，本發(fā)明涉及一種矩陣基底，其特征是將一個視頻信號加到一個水平—垂直掃描電路的垂直信號線上用以驅(qū)動一個液晶裝置，一個使用該矩陣基底的液晶裝置和一個使用該液晶裝置的顯示設(shè)備。
在現(xiàn)代多媒體時代，利用圖象信息的通信設(shè)備變得越來越重要。在這些通信設(shè)備中，液晶顯示設(shè)備正受到重視，因為它的厚度薄功耗小，并且與半導(dǎo)體工業(yè)相比液晶生產(chǎn)正成為基礎(chǔ)工業(yè)。現(xiàn)在液晶顯示主要用在10英寸大小的個人計算機(jī)中。液晶顯示對工作站顯示設(shè)備，家庭電視和其他大規(guī)模顯示設(shè)備也被認(rèn)為是有用的，然而，隨著圖象尺寸的增加，顯示制造設(shè)備變得昂貴，并且顯示設(shè)備需要電參數(shù)的高電平來驅(qū)動較大的圖象顯示設(shè)備。隨著圖象尺寸的增大，制造成本按圖象尺寸的2-3次方的比例迅速提高。
近年來，為了解決上述問題，一種投影系統(tǒng)正受到關(guān)注，在該系統(tǒng)中，用光學(xué)投影將一個小液晶顯示板形成的圖象放大。通過減小尺寸該系統(tǒng)能改善特性降低生產(chǎn)成本，這類似于比例法，即用更微小的半導(dǎo)體來改善特性和降低成本。TFT型液晶顯示板需要有足夠驅(qū)動力的小型TFT，并且TFT正從非晶硅型變成多晶硅型。對常用電視來說，NTSC標(biāo)準(zhǔn)清晰度的圖象信號并不需要如此高速處理。
因此，不僅TFT而且象位移寄存器和解碼器那樣的外圍驅(qū)動電路也是利用多晶硅生產(chǎn)的，用以提供有顯示區(qū)域和整體外圍電路的液晶顯示裝置。然而，多晶硅不如單晶硅，并且位移寄存器和其他利用多晶硅的裝置必須分成多個部分來提供比NTSC標(biāo)準(zhǔn)更高清晰度的高質(zhì)量電視，或?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)清晰標(biāo)準(zhǔn)的XGA(擴(kuò)展圖示陣列)級別或SXGA(超擴(kuò)展圖示陣列)級別的顯示。位移寄存器的分隔或類似的分隔在相應(yīng)連接部分的顯示區(qū)域?qū)⒁鹬赜霸肼暋＿@是應(yīng)當(dāng)避免的。
另一方面，與整體結(jié)構(gòu)的多晶硅顯示設(shè)備比較，使用相當(dāng)大驅(qū)動力的單晶硅基底的顯示設(shè)備正受到重視。使用單晶硅基底的顯示設(shè)備不必象上述那樣分隔，因為外圍驅(qū)動電路的晶體管有足夠的驅(qū)動力，并且在顯示設(shè)備的連接部分有很高的信噪比，還有無噪聲和其他缺陷的外圍驅(qū)動電路。
利用多晶硅或單晶硅，再有由連接TFT與一個反射電極并將一個液晶固定在反射電極與一個光透射常用電極之間如此制備的一個反射型液晶元件就能構(gòu)成一個反射型液晶裝置。
掃描電路也是很重要的，它是將視頻信號寫入反射型液晶元件的各自象素進(jìn)行顯示。圖40給出其實施例。在圖40中，由信號處理電路230轉(zhuǎn)換數(shù)字圖象信號(D/A轉(zhuǎn)換)，并作為模擬信號輸入到液晶裝置的芯片中。水平掃描電路231將其控制信號輸入到轉(zhuǎn)換開關(guān)234的控制極。根據(jù)控制信號，信號總線238的模擬信號順序輸出到各自的垂直信號線路232上。垂直掃描電路950順序?qū)⒖刂菩盘栞敵龅綊呙杈€233。掃描線233連接到液晶圖象元件中的開關(guān)MOS晶體管235的控制極。其源極連接到垂直線路信號線232。當(dāng)開關(guān)MOS晶體管235打開，垂直信號線路232上的視頻信號將電場加到液晶237上，在輔助電容236上保持一個電勢以維持顯示。
上述現(xiàn)有技術(shù)有如下缺陷。一般來說，寫入速率非常高，以便作為高頻信號形成模擬信號。因此轉(zhuǎn)換開關(guān)需要以非常高的速率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就需要較大尺寸的轉(zhuǎn)換開關(guān)。進(jìn)一步講，寫入需要將上述信號總線連接到緩沖器用以連接外部電路，這將引起信號總線的大的電容量。在液晶顯示元件中，模擬圖象信號的幅度高達(dá)10伏或更高，這需要高性能的外部驅(qū)動電路來驅(qū)動高速率大幅度高電容量的負(fù)載，需要大的功率消耗，這是不利的一面。如果使用柔性電纜或類似物來連接外部電路，需要電抗器與電纜長度匹配，由于信號總線的較大負(fù)載電容量，這將引起信號的較大瞬時擾動。因此，電纜長度受到限制，這就減少了機(jī)械自由度。
一般來說，隨著顯示像素的數(shù)目增多，連接到有源矩陣基底上的晶體管的信號線驅(qū)動速度必須增加。2-216190號日本專利申請(JPA02-216190)公開了一種減小驅(qū)動速率的方法。作為一個信號線驅(qū)動元件，該公開發(fā)明使用了一個D/A轉(zhuǎn)換器，它至少包括一個電容器和一個開關(guān)并且按信息次序接收多位信號，和隨時間序列輸入信號的多個位。參照圖41對該公開內(nèi)容進(jìn)行解釋。
在圖41中，標(biāo)號1030表示一個液晶板，它利用一個薄膜晶體管(圖中未畫出)作為一個開關(guān)元件。信號線驅(qū)動電路1040和掃描線驅(qū)動電路1050與其連接。信號線驅(qū)動電路1040包括位移寄存器1041，寄存器1042，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器1043，和開關(guān)S1-Sn。在該顯示設(shè)備中，掃描電極的數(shù)據(jù)被輸入到位移寄存器1041。該數(shù)據(jù)被傳送到能保持7位寬度數(shù)據(jù)的寄存器1042，并在此保存。然后該數(shù)據(jù)輸入到開關(guān)電容器/序列轉(zhuǎn)換型數(shù)模/轉(zhuǎn)換器組1043。在數(shù)模轉(zhuǎn)換器1043中，7位寬度的數(shù)據(jù)逐位地順序輸入并且進(jìn)行七倍轉(zhuǎn)換來輸出模擬信號。在該裝置中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器用來輸入數(shù)字信號。在該顯示裝置中，以小電路尺寸高精度地進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，因為數(shù)模轉(zhuǎn)換器由一個電容器，一個開關(guān)和類似器件組成，并且由按時順序輸入位數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
然而，對具有大數(shù)目顯示象素的XGA，SXGA的液晶裝置或類似裝置需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器與液晶顯示區(qū)域中的信號線的數(shù)目相對應(yīng)，將模擬信號送到信號線。這是不實用的。
本發(fā)明的目的是提供一種最佳信號處理，以及一種液晶電路來克服液晶驅(qū)動電路的上述缺陷以適應(yīng)近年來圖象信號轉(zhuǎn)向數(shù)字信號的趨勢。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種矩陣基底有多個開關(guān)元件其位于掃描線和信號線相應(yīng)uq點(diǎn)的矩陣中，連接開關(guān)元件的多個像素電極，以及水平電路和垂直電路用于將信號輸入到該開關(guān)元件，其中該矩陣基底包括一個水平掃描電路其根據(jù)數(shù)字圖象信號對圖象數(shù)據(jù)取樣，一個鎖存器電路用以同時儲存從水平掃描電路的輸出一起的數(shù)據(jù)，一個D/A轉(zhuǎn)換器用以將該寄存器電路的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號，多個信號轉(zhuǎn)換開關(guān)其位于該數(shù)模轉(zhuǎn)換器和該信號線之間，以及一個選擇電路用以選擇至少一個信號轉(zhuǎn)換開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種液晶裝置包括一個矩陣基底，其有多個開關(guān)元件位于掃描線和信號線相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的矩陣中，連接開關(guān)元件的多個象素電極，以及水平電路和垂直電路用于將信號輸入到該開關(guān)元件；一個與該矩陣基底相對的計數(shù)基底；一個置于該矩陣基底和該計數(shù)基底之間的液晶體，其中該矩陣基底包括一個水平掃描電路其根據(jù)數(shù)字圖象信號對圖象數(shù)據(jù)取樣，一個鎖存器電路用以同時儲存從水平掃描電路的輸出一起的數(shù)據(jù)，一個D/A轉(zhuǎn)換器用以將鎖存器電路的輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號，多個信號轉(zhuǎn)換開關(guān)與D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，以及一個選擇電路用以選擇至少一個信號轉(zhuǎn)換開關(guān)。
對本發(fā)明的液晶裝置，在外部驅(qū)動電路的構(gòu)成部件的數(shù)目和種類能夠減少，并且使用數(shù)字輸入代替常用液晶裝置的模擬輸入能減少圖象信號線的負(fù)載。進(jìn)一步地，能減小一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的負(fù)載并且延長寫液晶圖象元件的時間。因此，能降低液晶的總功率消耗，使圖象更清晰，降低噪聲的不利影響，改善圖象質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明的一個液晶板的驅(qū)動電路實施例的一個電路框圖。
圖2A和2B是本發(fā)明液晶板的圖象信號程序電路的工作示意圖。
圖3A，3B，3C，3D，3E和3F是本發(fā)明液晶板的一個驅(qū)動電路的時序圖。
圖4A，4B，和4C是本發(fā)明液晶板的一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的外部電路和波形圖。
圖5A，5B，和5C是本發(fā)明另一個液晶板的一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的外部電路和波形圖。
圖6是本發(fā)明的一個液晶裝置的一個截面圖。
圖7是本發(fā)明液晶裝置的一個實施例的電路示意圖。
圖8是包括本發(fā)明液晶裝置的輸入部分的一個延遲電路的電路圖。
圖9是本發(fā)明的一個液晶板的示意圖。
圖10A和10B是在本發(fā)明的一個液晶裝置生產(chǎn)過程中對蝕刻處理的判斷結(jié)果的曲線圖。
圖11是使用本發(fā)明液晶裝置的一個液晶投影器。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的液晶投影器的電路框圖。
圖13A，13B，13C，13D和13E是一種液晶裝置生產(chǎn)過程的示意圖。
圖14F，14G和14H是一種液晶裝置生產(chǎn)過程的示意圖。(略去圖14A，14B，14C，14D和14E。)圖15是本發(fā)明液晶板驅(qū)動電路的一個實施例的電路圖。
圖16是本發(fā)明液晶板驅(qū)動電路的另一個實施例的電路圖。
圖17是本發(fā)明液晶板驅(qū)動電路的再一個實施例的電路圖。
圖18是一種輸出增高電路的等效電路圖用以提高用于本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出。
圖19是另一種輸出增高電路的等效電路圖用以提高用于本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出。
圖20A，20B，20C和20D是一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的示意圖。
圖21是一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器的等效電路圖。
圖22是一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換特性的示意圖。
圖23A和23B是一種電阻元件的示意圖。
圖24是一種緩沖電路的示意圖。
圖25是一種緩沖電路的電路圖。
圖26A，26B和26C是本發(fā)明的一種投影型顯示設(shè)備的實施例示意圖。
圖27A，27B和27C是使用在本發(fā)明的一種投影型顯示設(shè)備中的一種分色鏡的光譜反射特性圖。
圖28是本發(fā)明的一種投影型顯示設(shè)備的顏色分離照明部分的投影圖。
圖29是本發(fā)明的一種液晶板的實施例截面圖。
圖30A，30B和30C是本發(fā)明的一種液晶板中的顏色分離和顏色合成原理圖。
圖31是本發(fā)明的液晶板的一個實施例的放大平面圖。
圖32是本發(fā)明的一種投影型顯示設(shè)備的投射光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖33是本發(fā)明的一種投影型顯示設(shè)備的驅(qū)動電路系統(tǒng)框圖。
圖34是在本發(fā)明的一種投影型顯示設(shè)備實施例的屏幕上放大的投影圖象的一部分的示意圖。
圖35是本發(fā)明的一種液晶顯示的實施例的部分放大平面圖。
圖36是本發(fā)明的液晶板的一個實施例的示意圖。
圖37A和37B分別是本發(fā)明的液晶板的一個實施例的部分放大平面圖和部分放大截面圖。
圖38是一個有微透鏡的常用透射型液晶板的部分放大截面圖。
圖39是在使用了有微透鏡的透射型液晶板的常用顯示設(shè)備的屏幕上放大的投影圖象的一部分的示意圖。
圖40是一種常用液晶裝置實施例的示意圖。
圖41是一種常用液晶裝置另一個實施例的示意圖。
第一實施例圖1是本發(fā)明的第一個實施例的等效電路圖。該實施例的裝置包括多個垂直信號線用于水平掃描電路的輸出，多個掃描線用于垂直掃描電路(位移寄存器)18的輸出，以及形成在開關(guān)中的垂直信號線和掃描線的交點(diǎn)上的圖象元件電極。掃描線51(H1-H4...)與垂直掃描電路18(位移寄存器)連接。另外水平掃描電路(位移寄存器)2將圖象信號傳送到數(shù)據(jù)鎖存電路8-11...以便隨水平掃描電路2的輸出同時記錄圖象信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13將數(shù)據(jù)鎖存電路8-11的輸出轉(zhuǎn)換成模擬圖象信號。數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13的輸出通過輸出緩沖電路14，15和信號轉(zhuǎn)換開關(guān)17連接到垂直信號線52。輸出緩沖電路14，15不是必要的，可以省去。轉(zhuǎn)換開關(guān)17由轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇電路16控制，例如，轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇電路16由位移寄存器構(gòu)成。轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇電路16也可以由解碼電路構(gòu)成。標(biāo)號3表示一個反相器，標(biāo)號4-7表示AND電路，標(biāo)號19表示液晶元件。液晶元件19構(gòu)成了一個由開關(guān)MOS晶體管20，液晶21，和輔助電容20組成的象素。
在本實施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13的數(shù)目少于安排在水平方向的象素的數(shù)目在本實施例中該數(shù)目的比例是1/4。由轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇電路16的輸出S1-S4控制四個開關(guān)17的開閉將數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13的輸出通過緩沖器14，15輸入到各自的液晶元件19。因此對每第四個象素輸入圖象信號。該電路有排序裝置1作為外部驅(qū)動電路給各個象素的圖象信號數(shù)據(jù)排序，如圖2A和2B所示。當(dāng)相應(yīng)于各個象素的源信號以時序1-16輸入時，電路1的輸出是按每第四個單元順序安排的，如圖2B所示。圖2A和2B表示一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器與四個垂直信號線連接，并且以水平方向安排16個象素。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13的數(shù)目可根據(jù)面板尺寸，電路塊尺寸，數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13的驅(qū)動頻率上限，功率消耗等因素任意選定。在本實施例中，轉(zhuǎn)換器12，13分別與數(shù)據(jù)鎖存電路8-11的兩個系統(tǒng)連接，隨經(jīng)過反相器3和AND電路4-7的水平掃描電路2的輸出V1，V2由鎖存選擇脈沖的邏輯積來選擇兩個鎖存電路之一。
參照時序圖3A至3F對本實施例的工作進(jìn)行解釋。在圖3A至3F中，在第一水平掃描期間，鎖存選擇脈沖被判定為高，這樣數(shù)字圖象數(shù)據(jù)按順序并同時隨水平掃描電路2的輸出傳送到第一數(shù)據(jù)鎖存電路8，10。在隨后的水平掃描期間，寄存選擇脈沖被判定為低，這樣數(shù)據(jù)被傳送到第二鎖存電路9，11。同時，第一數(shù)據(jù)鎖存電路8，10將是在輸出可能狀態(tài)，并且第一數(shù)據(jù)鎖存電路8，10的輸出被輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器12，13將圖象信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。然后由轉(zhuǎn)換選擇裝置16將轉(zhuǎn)換開關(guān)17之一打開(S1高狀態(tài))。模擬信號通過緩沖器14傳送到垂直信號線。結(jié)果，圖象信號被傳送到與上述數(shù)模轉(zhuǎn)換器相同數(shù)目的液晶圖象元件。因此，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作速度在與一次水平掃描相同的期限之內(nèi)。因此轉(zhuǎn)換時間長轉(zhuǎn)換，這樣轉(zhuǎn)換開關(guān)17的尺寸可以做得比常用模擬輸入系統(tǒng)中的小，而且因為在模擬輸入系統(tǒng)中信號總線負(fù)載不存在，所以模擬系統(tǒng)中的驅(qū)動負(fù)載更小。
在第三水平掃描期間，該數(shù)據(jù)再次傳送到第一數(shù)據(jù)鎖存電路，同時保存在第二數(shù)據(jù)鎖存電路中的數(shù)據(jù)被寫入象素(S2高狀態(tài))。用開啟的一根掃描線重復(fù)上述掃描操作將圖象信號傳送到所需象素以對一根線形成掃描。以同樣方式對所有的線進(jìn)行傳送以形成一幅圖象顯示。
就象上述清楚地描述那樣，本發(fā)明提供了數(shù)據(jù)鎖存電路的兩個系統(tǒng)，分別由水平掃描電路和轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇電路來進(jìn)行數(shù)字象素數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)鎖存器的傳輸和模擬圖象數(shù)據(jù)到信號線的傳輸，這樣數(shù)據(jù)讀寫能同時進(jìn)行并且能使數(shù)模轉(zhuǎn)換器的工作頻率更低。這對較微小的液晶元件的生產(chǎn)有很大的好處。另外，將數(shù)模轉(zhuǎn)換器并入這些元件中使得外部驅(qū)動電路的尺寸減小。因為模擬圖象信號的幅度高達(dá)10伏或更高，考慮功率消耗，希望模擬驅(qū)動負(fù)載較低。本發(fā)明的模擬驅(qū)動負(fù)載比常用模擬輸入系統(tǒng)負(fù)載低得多，作為包括外部驅(qū)動電路總體來說能夠減少功耗。在本發(fā)明中，在數(shù)模轉(zhuǎn)換器之前只以數(shù)字方式進(jìn)行圖象信號傳輸，保持信號質(zhì)量而不衰減，并且改善圖象質(zhì)量而無噪聲影響。
第二實施例圖4A至4C是本發(fā)明的第二個實施例的等效電路圖。該圖只給出了第一個實施例中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一部分。在該圖中，MSB表示最大模擬輸出的一個參考電壓，LSB表示最小模擬輸出的該參考電壓。INV表示變換信號極性的信號，Vhm表示正極的MSB，Vhl表示正極的LSB，Vlm表示負(fù)極的MSB，Vll表示負(fù)極的LSB。在液晶顯示元件中，連續(xù)長時間地使用直流電壓能導(dǎo)致液晶變壞引起粘結(jié)。為了防止這種粘結(jié)，總是將交流驅(qū)動加到圖象信號上，以此在某個期間變換圖象信號。在本實施例中，變換信號極性的信號INV分別從數(shù)字圖象信號加到液晶顯示元件，用來同時變換圖象信號極性。由改變數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的參考電壓來進(jìn)行信號極性的轉(zhuǎn)換。
下面說明本實施例的工作情況。在正極信號寫入期間，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓受到控制使INV保持高狀態(tài)，使MSB為Vhm和LSB為Vhl，數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠在Vhm和Vhl之間的動態(tài)范圍內(nèi)輸出，如圖4A至4C所示。在負(fù)極信號寫入期間，數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓受到控制使INV保持低狀態(tài)，使MSB為Vlm和LSB為Vll，數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠在Vlm和Vll之間動態(tài)范圍內(nèi)輸出，如圖4A至4C所示。這樣就能進(jìn)行圖象信號的極性轉(zhuǎn)換。
第三實施例圖5A至5C是本發(fā)明的第三個實施例的等效電路圖。該圖只給出了第一個實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器部分。在第三實施例中，使用比圖象信號位數(shù)目多一位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換。該實施例包括EX-OR(專用邏輯和)電路，用INV信號變換數(shù)字信號的極性。在圖5A至5C中，以三位產(chǎn)生圖象信號，數(shù)模轉(zhuǎn)換器以四位工作。對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入，極性變換脈沖INV適合于最重要的位，INV的變換輸出與圖象信號的三位一起輸送到EX-OR電路，并且該輸出輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的不太重要的位級。最大值Vm和最小值Vl也適用。
下面說明本實施例的工作情況。在INV高電平時，數(shù)模轉(zhuǎn)換器在Vm至(Vm+Vl)/2之間的動態(tài)范圍內(nèi)工作，在INV低電平時，數(shù)模轉(zhuǎn)換器在(Vm+Vl)/2至Vl之間的動態(tài)范圍內(nèi)工作，如圖5C所示。加到液晶的電壓等于圖象電極電位和公共電極電位(中心電位〕之間的差值。當(dāng)INV低電平時，對圖象信號進(jìn)行邏輯變換。這樣給INV脈沖提供了EX-OR電路。實現(xiàn)了上述圖象信號的極性變換。
第四實施例下面參照附圖但不限于本發(fā)明的詳細(xì)說明使用有上述液晶驅(qū)動電路的液晶板的一種液晶顯示設(shè)備。自然，將各個實施例的技術(shù)結(jié)合起來能提高效果。液晶板的結(jié)構(gòu)有一個半導(dǎo)體基底。然而該基底并不限于半導(dǎo)體基底。上述結(jié)構(gòu)可以在常用的光透射基底上形成。下面描述的液晶板包括MOSFET或TFT作為象素開關(guān)。然而，象素開關(guān)可以是二極管型或兩端鈕型。下面描述的液晶板對家庭電視顯示設(shè)備，投影儀，頭帶顯示設(shè)備，立體圖象游戲機(jī)，筆記本計算機(jī)，電子記事本，電視會議系統(tǒng)，汽車移動系統(tǒng)，飛機(jī)儀表盤等非常有用。
圖6是該實施例的一種液晶板的截面圖。在圖6中，標(biāo)號301表示半導(dǎo)體基底；302和302’分別是一個p型勢阱和一個n型勢阱；303，303’和303”是晶體管源極區(qū)域；304是門極區(qū)域；305，305’，和305”是漏極區(qū)域。
如圖6所示，將20-35伏的高電壓加到顯示區(qū)域的晶體管上，源區(qū)域和漏電層并不自動匹配形成。因此，就有差值，并且在源極區(qū)域303’和漏極區(qū)域305’形成一個p-勢阱中的低密度n--層和一個n-勢阱中的低密度p--層。該差值范圍最好是在0.5-2.0微米之間。圖6的左部分表示外圍電路的一部分。在外圍電路的一部分，由與門極自動匹配形成源極層和漏極層。
上面描述源極和漏極的差值。該差值量取決于介電強(qiáng)度。實際上選擇門極的長度的最佳值。外圍電路的一部分是一種邏輯電路，并且能被1.5-5伏的電壓驅(qū)動。因此，使用上述自匹配結(jié)構(gòu)來減小晶體管尺寸和改善晶體管驅(qū)動功率?；?由一個p-型半導(dǎo)體構(gòu)成。該基底保持在最低電位(通常接地)。對n-型勢阱，在顯示區(qū)域使用20-35伏的象素電壓。對外部電路的邏輯電路部分使用1.5-5伏的邏輯驅(qū)動電壓。用這種結(jié)構(gòu)，相應(yīng)各種電壓構(gòu)成最佳裝置，因此能減小芯片尺寸，以高速度高質(zhì)量進(jìn)行象素顯示。
在圖6中，標(biāo)號306表示一個場氧化膜；310是連接到數(shù)據(jù)寫入的一個源電極；311是連接到圖象電極的漏電極；312是也作為反射鏡的象素電極；307是覆蓋顯示區(qū)域和最好是由Ti，Tin，W，Mo等形成的外圍區(qū)域的光折射層。除象素電極312和漏電極311外，光折射層307覆蓋顯示區(qū)域。除象視頻線和時鐘線的一部分那樣的較大接線電容區(qū)域外，光折射層307覆蓋外圍象素區(qū)域，當(dāng)雜散光照射到?jīng)]有被光折射層307覆蓋的部分使高速信號引起電路的故障時，覆蓋象素電極層。在光折射層307之下有絕緣層308。通過由SOG使底層的P-SiO層318平整并用P-SiO層308將其覆蓋使絕緣層308穩(wěn)定。由形成一個P-TEOS(磷四乙氧基硅烷)膜，用P-SiO層318將其覆蓋，并用CMP處理絕緣層308可以進(jìn)行這樣的平整，而不是SOG處理。
標(biāo)號309表示在反射電極312和光折射層307之間的一個絕緣層。通過該絕緣層309，反射電極312有負(fù)荷電容。對于較大的電容，由高介電的P-SiN，Ta2O5，或一個有SiO2的疊層膜而不是單一的SiO2來有效地形成絕緣層。光折射層最好形成在象Ti，TiN，Mo和W那樣的金屬平面上，一層的厚度約為500-5000埃。
標(biāo)號314表示一種液晶體；315是常用光透射電極；316是一個計數(shù)基底；317和317’是高雜質(zhì)濃度區(qū)域；319是顯示區(qū)域；320是一種抗反射膜。
如圖6所示，有與勢阱302，302’相同極性的高雜質(zhì)濃度層317，317’形成在勢阱302，302’的外圍和內(nèi)部，甚至當(dāng)高幅度信號加到所述源極時，由低電阻層使勢阱電位穩(wěn)定在所需電位，這樣實現(xiàn)高質(zhì)量圖象顯示。在n-型勢阱302’和p-型勢阱302之間，上述高雜質(zhì)濃度層317，317’有一個場氧化膜，這使MOS晶體管的通道阻斷層不再必要。這些高雜質(zhì)濃度層317，317’能夠在相同的過程隨所述源極層和漏極層的形成同時產(chǎn)生，這樣減少了膜片種類和生產(chǎn)步驟，降低生產(chǎn)成本。
標(biāo)號313表示在常用光透射電極315和計數(shù)基底316之間的一個抗反射層，考慮到界面的液晶折射率用以減小界面反射。絕緣膜的折射率最好低于計數(shù)基底316和光透射電極315的折射率。
圖7是本實施例的電路圖。在圖7中，將信號傳輸?shù)酱怪毙盘柧€的水平掃描電路與圖1所示的水平掃描電路類似，但不同的是從轉(zhuǎn)換器12輸出的模擬信號被傳輸?shù)介_關(guān)17而不經(jīng)過緩沖電路。在其他方面該電路與圖1所示電路相同。因此，圖7只給出D/A轉(zhuǎn)換器12，轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇電路16和信號轉(zhuǎn)換開關(guān)17。
在圖7中，標(biāo)號322表示垂直位移寄存器(VSR)；323是n-通道MOSFET；324是p-通道MOSFET；325是一個記憶電容；326是一個液晶層；328是一個復(fù)位開關(guān)；329是一個復(fù)位脈沖輸入端；330是復(fù)位電源端；319是一個顯示區(qū)域。雖然半導(dǎo)體基底301在圖6中是p-型，但它也可以的n-型。
如圖6所示，相對半導(dǎo)體基底301勢阱區(qū)域302’為導(dǎo)電型。這樣勢阱區(qū)域302為p-型。p-型勢阱區(qū)域302和n-型勢阱區(qū)域302’最好加入雜質(zhì)其濃度高于半導(dǎo)體基底301的濃度半導(dǎo)體基底雜質(zhì)濃度范圍在1014-1015(厘米-3)，勢阱區(qū)域302的雜質(zhì)濃度范圍最好是在1015-1017(厘米-3)。
源電極310連接到一個數(shù)據(jù)線用以傳送顯示信號，漏極311連接到圖象電極312。這些電極通常由Al，AlSi，AlSiCu，AlgeCu，或AlCu材料制成。由在電極310，311和半導(dǎo)體底部之間的接觸界面上用Ti和TiN形成的金屬層能減小接觸電阻和穩(wěn)固接點(diǎn)。象素電極最好有一個平整面并能很好地反射。除了常用的導(dǎo)線金屬Al，AlSi，AlSiCu，AlgeCu，和AlC外，該材料還包括Cr，Au，Ag和類似材料。為了改善平整度，為進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)處理底部絕緣層309和象素電極312的表面。
記憶電容325用以保存象素電極312和公共光透射電極315之間的信號?；纂娢患拥絼葳鍏^(qū)域302。在本實施例中，各個線的轉(zhuǎn)換門這樣構(gòu)成，來自頂端的第一線的門在上部有n-通道MOSFET323，下部有p-通道MOSFET324，來自頂端的第二線的門在上部有p-通道MOSFET323，下部有n-通道MOSFET324，這種安排交替變換。如上所述，條形勢阱與顯示區(qū)域外圍的電源線連接，對于接點(diǎn)在顯示區(qū)域使用更細(xì)的電源線。
最重要的是勢阱電阻的穩(wěn)定。因此在顯示區(qū)域，對于p-型基底，在n-勢阱的接觸面或接點(diǎn)數(shù)目大于在p-勢阱的接觸面或接點(diǎn)數(shù)目。由p-型基底將p-勢阱保持在一個規(guī)定電位，并且該基底用作低電阻件。因此，在孤立狀態(tài)它易于受到送到或來自該源極和n-勢阱漏極的信號輸入或輸出的影響。用加強(qiáng)與上部導(dǎo)線層的連接能防止這種影響。
如圖1所示以相同方式將圖象信號輸送到垂直信號線。垂直位移寄存器322將高脈沖加到n-通道MOSFET323的門板，低脈沖加到被選線上的p-通道MOSFET的門極。
如上所述，象素部分的開關(guān)由單晶CMOS傳輸門極構(gòu)成，來自該源極的信號能全部輸入圖象電極，而不取決于MOSFET域值，十分便利。
由單晶晶體管構(gòu)成的該開關(guān)在多晶硅-TFT的晶粒界面實現(xiàn)高穩(wěn)定，無變化和無抖動地高速驅(qū)動。
下面參照圖8說明使視頻信號精確與取樣脈沖同步的方法。為了同步，應(yīng)當(dāng)改變?nèi)用}沖的延遲量。在圖8中，標(biāo)號342表示一個延遲脈沖轉(zhuǎn)換器；343表示選擇延遲轉(zhuǎn)換器的一個開關(guān)；344表示受控延遲的輸出；345是一個電容器(“out B”是逆相輸出，“out”是同相輸出)；346是一個保護(hù)電路。
通過對SEL1(SEL1B)到SEL3(SEL3B)進(jìn)行組合而選擇進(jìn)行延遲的轉(zhuǎn)換器342的數(shù)目。
利用上述選擇開關(guān)，板上的同步電路調(diào)整由振動或類似情況引起的來自R，G和B板外部的脈沖延遲量的任何對稱擾動，在R，G和B的高相位區(qū)域無位置偏差地給出極好的圖象顯示。由參照該表格板上的溫度測量二極管校正延遲溫度。
下面說明液晶材料。在圖6中，該裝置有一個扁平計數(shù)基底結(jié)構(gòu)。公共電極基底316有一個粗糙表面防止公共光透射電極315的界面反射，公共光透射電極315在該粗糙表面上。在公共電極基底316的另一面有抗反射膜320。用微小磨粒研磨使該表面粗糙，這對對比度的提高是有效的。
液晶材料是網(wǎng)狀聚合物液晶PNLC。也可使用PDLC?？筛鶕?jù)相位分離聚合反應(yīng)方法制備該網(wǎng)狀聚合物液晶PNLC。根據(jù)該方法，一種液晶材料和一種聚合單體或齊聚物溶解在一種溶劑中，該溶液到入一個容器中，由UV引起聚合反應(yīng)從液晶相位分出聚合物相位，在液晶中形成一個聚合物網(wǎng)。PNLC含有溶度較高(百分之70-90重量)的液晶。
使用PNLC，有高各相異性(Δn)折射率的向列相液晶不會給出很強(qiáng)的光散射，而有高各相異性(Δε)介電常數(shù)的向列相液晶能在低電壓工作。用中心距離為1-1.5微米的網(wǎng)能獲得高對比度的光散射。
下面參照圖9說明密封結(jié)構(gòu)和控制板結(jié)構(gòu)。在圖9中，標(biāo)號351表示密封部分；352是一個電極板；353是一個時鐘緩沖器電路?？刂瓢逵幸粋€放大器圖中未畫出。該放大器作為輸出放大器用在控制板的電子檢測中?？刂瓢逵幸粋€Ag糊部分，圖中未畫出，用以施加運(yùn)算器基底電壓。標(biāo)號356表示使用液晶元件的顯示部分。標(biāo)號357表示包含水平-垂直位移寄存器(SR)的外圍電路部分。密封部分351設(shè)置在顯示部分356的外圍，用焊接劑或粘結(jié)劑將有圖像電極312的半導(dǎo)體基底301和有公共電極315的一個玻璃基底連接起來。在密封部分351粘結(jié)之后，液晶包含并密封在顯示部分356和位移寄存器部分357之中。
在如圖9所示的實施例中，電路在密封部分的內(nèi)外部，這樣總的芯片尺寸做得更小。在該控制板中，引導(dǎo)板連接到控制板的一面。然而，在兩個長邊或任何多面都能夠進(jìn)行這種引出以高速時鐘處理。
在本實施例中，使用如硅基底那樣的半導(dǎo)體基底。如果控制板暴露在象投射光那樣的強(qiáng)光中并且該光照射到該基底的側(cè)壁，由于基底電位的變化能引起該基底的故障。因此，控制板側(cè)壁，在控制板上面的顯示區(qū)域的外圍電路部分用作截光片夾。硅基底的背面連接到象Cu那樣的高導(dǎo)熱金屬，它們之間用高導(dǎo)熱粘結(jié)劑連接。
下面描述上述反射電極的結(jié)構(gòu)和其制備的一種方法。由在電極模板部位上用蝕刻預(yù)先形成凹槽，其上形成一個金屬膜，用研磨除去電極模板部分之外的金屬，同時在電極模板上用研磨使金屬平整來制備完全平整的反射電極結(jié)構(gòu)。該方法不同于常用方法，在常用方法中金屬制模然后研磨。導(dǎo)線寬度比非導(dǎo)線區(qū)域大得多。由于以下問題，本實施例的結(jié)構(gòu)不能由常用蝕刻方法制備。
在常用制備方法中，在蝕刻時聚合物沉積阻止制模。聚合物被認(rèn)為是由濺射抗蝕劑，蝕刻材料或氣體本身形成的。因此，在氧化膜蝕刻(CF4/CHF3系統(tǒng))中蝕刻條件要變化。圖10A-10B顯示其結(jié)果。圖10A表示總壓強(qiáng)為1.7乇所蝕刻結(jié)果，圖10B表示總壓強(qiáng)為1.0乇的結(jié)果。在圖10A情況下，隨著沉積形成CHF3氣體的下降聚合物沉積明顯下降，但是靠近抗蝕劑的模板區(qū)域和遠(yuǎn)離抗蝕劑(負(fù)載效應(yīng))的模板差值明顯，因此并不實用。
通過多次試驗，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在1乇或更低壓力下，負(fù)載效應(yīng)能夠明顯減小，并且僅使用CF4而不使用沉積形成CHF3氣體的蝕刻是有效的。
進(jìn)一步地，在象素電極區(qū)域存在少量抗蝕劑，而抗蝕劑占據(jù)外圍部分。這種結(jié)構(gòu)是很難形成的。在周圍區(qū)域和在顯示區(qū)域的外圍形成虛設(shè)電極是有效的。
這樣的結(jié)構(gòu)能得到下面的效果，沿顯示部分和周圍部分或密封部分邊界的電位差能夠消除，改善間隙精度，改善平面的一致性，減小液晶注入的不規(guī)則性，以高產(chǎn)量生產(chǎn)高質(zhì)量的圖象裝置。
參照圖11說明本實施例的反射型液晶板的光學(xué)系統(tǒng)。在圖11中，標(biāo)號371表示象鹵燈那樣的光源；372是一個聚焦透鏡用以光源象聚焦；373和375分別是平凸菲涅爾透鏡；374是象分色鏡和衍射光柵那樣的彩色分離元件用以將光分成R，G和B；376是一個反射鏡用以將R，G和B分色光分別射向R，G和B三個板上；377是一個物鏡使聚焦光束作為平行光射到反射液晶板上；378是上述反射型液晶元件；379是一個光闌位置；380是一個投影透鏡系統(tǒng)用以投射放大的圖象；381是一個屏幕。用將投射光變成平行光的菲涅爾透鏡的雙透鏡組和能在一個寬的上下左右角顯示的微型柱狀透鏡能獲得高對比度的清晰圖象。在圖11中，只給出了一個顏色板。然而，在彩色分光元件374至光闌部分379之間將光分成三色，并且使用了三塊板。自然地，使用在反射型液晶板面上一種微型透鏡組，的一種信號板結(jié)構(gòu)能將不同的入射光射向不同的象素區(qū)域。當(dāng)一個電壓加到液晶層上，在各個象素的規(guī)則反射光通過光闌部分379射向屏幕。
另一方面，當(dāng)液晶層是在無電壓的不規(guī)則狀態(tài)時，射到反射型液晶元件的光散射到各個方向，只有射向光闌部分379的孔徑的散射光才能射到投影透鏡，顯示黑色。這樣上述光學(xué)系統(tǒng)不需要一個偏振板，來自所有象素電極的信號光都能以高反射率射向投影透鏡。因此，能夠獲得比常用系統(tǒng)清晰度高出2-3倍的圖象顯示。如上述實施例，計數(shù)基底表面和界面處理成抗反射，噪聲光部分極小，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高對比度顯示。另外，因為板面尺寸能夠做得更小，所有光學(xué)元件(透鏡，鏡片等)能夠小型化，降低了生產(chǎn)成本并減小了產(chǎn)品重量。
由在光源和光學(xué)系統(tǒng)之間插入一個積分裝置(蠅眼透鏡型或棒型)能夠在屏幕上消除光源顏色和亮度的不均勻。
參照圖12說明外圍電路而不是液晶板。在圖12中，標(biāo)號385表示一個電源其被分成給燈供電的電源385b和給信號處理電路驅(qū)動系統(tǒng)供電的電源385a；386是一個插頭；800是一個主電源開關(guān)；387是一個燈溫探測器。燈溫探測器通過一個控制板388控制該燈，例如，在不正常的燈溫時關(guān)閉該燈。804表示一個燈保險開關(guān)。標(biāo)號389表示一個過濾保險開關(guān)用以控制該系統(tǒng)。例如，即使當(dāng)高溫?zé)舴亢幸蜷_時它也使其關(guān)閉。標(biāo)號390表示一個揚(yáng)聲器；391是一個語音板其包含一個3D音，環(huán)繞聲等處理器；392是一個擴(kuò)展板1。擴(kuò)展板1有來自外部設(shè)備396的輸入端，選擇信號的選擇開關(guān)395和調(diào)諧器394。外部設(shè)備有一個視頻信號S端396a，一個視頻信號混合圖象端396b和一個語音端396c。信號通過一個解碼器393傳送到擴(kuò)展板2,800。擴(kuò)展板2有一個Dsub15-引線的端鈕用作視頻裝置或計算機(jī)接收來自另一系統(tǒng)的信號，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器451通過一個變換開關(guān)將該信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，變成來自解碼器393的視頻信號。
標(biāo)號453表示主要由象視頻RAM和CPU那樣的存儲器構(gòu)成的主板。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器451進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后的NTSC信號再次儲存在存儲器中，并被處理以組成與液晶元件數(shù)目不匹配的空位單元的插入信號，用以γ-轉(zhuǎn)換邊緣梯度調(diào)整，光亮調(diào)整，偏移調(diào)整或其他信號處理。計算機(jī)信號而不是NTSC信號可以處理以進(jìn)行清晰度轉(zhuǎn)換，如，高清晰度XGA板的VGA信號。主板453也能將多圖象數(shù)據(jù)的NTSC信號與計算機(jī)信號合并。在圖12中，標(biāo)號801表示一個光接收部分用作遙控，802是一個LED顯示部分，803是一個開關(guān)矩陣輸入部分用于調(diào)整。主板453的輸出處理成并行/串行轉(zhuǎn)換，并以小噪聲狀態(tài)輸送到板面驅(qū)動推出板454。在推出板454中，再次進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換，信號寫入B，G，R彩色455，456，457的液晶板。標(biāo)號452表示一個遙控板，以象電視機(jī)那樣的簡單方式操作計算機(jī)屏幕。各個液晶裝置455，456，457有相同的結(jié)構(gòu)和對各自顏色的濾光器，至于水平/垂直掃描電路，上述第一至第五實施例的任何一個電路都能適用。上述液晶裝置能將清晰度不高的圖象變成高質(zhì)量圖象，給出清晰圖象顯示。
在本發(fā)明中，可以用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)對液晶裝置的象素電極進(jìn)行研磨。用化學(xué)機(jī)械研磨，象素電極的表面能夠做得極其平整(鏡面狀態(tài))。在本發(fā)明中，該技術(shù)由本發(fā)明的發(fā)明人公開在申請?zhí)枮?-178711的日本專利申請中。申請?zhí)枮?-178711的日本專利申請的發(fā)明解決了以下問題。由于電極表面粗糙，射到液晶象素的象素電極的光向各個方向反射，大大降低了光反射率。進(jìn)一步地，在液晶注入過程的研磨處理中，表面粗糙將引起不充分地對齊。這樣，液晶不能滿意地排列，導(dǎo)致較低的對比度，使顯示圖象質(zhì)量變壞。另外，在研磨處理中象素電極之間的凹槽并不研磨，這將引起液晶的不充分地對齊，并且和表面粗糙一起在側(cè)面方向產(chǎn)生電場，引起亮線降低顯示圖象的對比度。上述日本專利申請涉及用化學(xué)機(jī)械研磨對象素電極的研磨，從而象素電極表面是鏡面拋光并且所有象素電極表面都在一個和相同平面上。進(jìn)一步地，由在一個絕緣層上形成象素電極之后或在象素電極上形成一個絕緣層之后進(jìn)行研磨，象素電極能充分嵌入絕緣層中，使該表面完全平整。這種平整防止了由表面粗糙引起的不規(guī)則反射和不完全對齊，從而給出了高質(zhì)量的圖象顯示。
參照圖13A-13B和圖14F-14H對該技術(shù)進(jìn)行說明。圖13A-13B和圖14F-14H給出了應(yīng)用子反射型液晶裝置的有源矩陣基底的象素部分。在該裝置形成過程中，包含用于驅(qū)動象素部分的開關(guān)晶體管的位移寄存器外圍驅(qū)動電路同時形成在一個和相同的基底上。該生產(chǎn)過程描述如下。
一個n-型硅半導(dǎo)體基底201局部熱氧化形成LOCOS202。利用LOCOS 202作為掩膜，硼離子以大約1012厘米-2的劑量埋入其中形成p-型雜質(zhì)區(qū)域，PWL203，雜質(zhì)濃度約為1016厘米-3。該基底201再次被熱氧化形成門極氧化膜204其厚度為1000?；蚋?圖13A)。
門電極205是由摻有約1020厘米-3劑量的磷的n-型多晶硅構(gòu)成。磷離子以大約1012厘米-3的劑量埋入基底201的完整面形成n-型雜質(zhì)區(qū)域，NLD 206，雜質(zhì)濃度約為1016厘米-3。隨后，使用模制光致抗蝕劑作為掩膜，磷離子以大約1015厘米-2的劑量埋入形成源/漏極區(qū)域207，207’其雜質(zhì)濃度約為1019厘米-3(圖13B)。
在基底201的整個面上，形成一個隔層膜，PSG208。PSG208可以由NSG(不含硅酸鹽玻璃)/BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃)，或TEOS(四乙氧硅烷)替代。通過在源/漏極區(qū)域207，207’上的PSG208制模形成接觸空穴。然后Al被濺射蒸發(fā)沉積，沉積的Al形成Al電極209(圖13C)。為了改善Al電極209和源/漏極區(qū)域207，207’之間的歐姆接觸，如Ti/TiN那樣的阻擋層金屬最好形成在Al電極209和源/漏極區(qū)域207，207’之間。
在基底201的整個面上，形成厚度大約為3000埃的等離子體SiN210，然后形成厚度大約為10000埃的PSG211(圖13D)。
利用等離子體SiN210作為干蝕刻阻隔層模制PSG211，這樣只在象素之間的劃分區(qū)域不被蝕刻。然后，在與漏極區(qū)域207’連接的Al電極209上用干蝕刻制成通孔212(圖13E)。
由濺射或EB(電子束)蒸發(fā)-沉積在基底201上的厚度為10000?；蚋竦囊粋€膜中形成象素電極213(圖14F)。象素電極213的材料是一個Al，Ti，Ta，或W金屬膜或一種上述金屬的化合物膜。
利用CMP研磨象素電極213表面(圖14G)。研磨量是在X埃至X+10000埃的范圍，其中X是象素電極厚度(埃)。
在由上述方法制備的有源矩陣基底的表面，形成有排列膜215。對排列膜的表面進(jìn)行象研磨那樣的排列處理，并用空間隔離將其連接到一個運(yùn)算器電極(圖中未畫出)。液晶214注入該空間形成液晶裝置(圖14H)。在本實施例中，運(yùn)算器電極包括光透射基底220，濾色器221，黑體式矩陣222，由ITO或類似物構(gòu)成的公共電極223和形成在基底220上的排列膜215’。
在本實施例的有源矩陣基底中，如圖14H所示，象素電極表面是平整的，由于在相鄰象素電極之間的空隙嵌入絕緣層，排列膜215的表面也是平整光滑的。因此，該技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)中的象素電極表面粗糙引起的缺陷，如由于入射光的散射引起的光利用率的降低，由于研磨不好對比度的降低和由于象素電極之間的電位差導(dǎo)致橫向電場引起的亮線存在，因此改善了顯示圖象質(zhì)量。
第五實施例參照圖15說明第五個實施例。
圖15給出的實施例與圖1給出的實施例類似，但實質(zhì)不同是轉(zhuǎn)換裝置51(開關(guān))裝在數(shù)模轉(zhuǎn)換器12和信號轉(zhuǎn)換開關(guān)17之間，用以變換數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出(緩沖放大器14可以省略)。在圖15中，與圖1中的相同標(biāo)號表示相同部件，不需分別詳細(xì)說明。
在圖15所示實施例中，數(shù)字圖象信號與水平掃描電路2的輸出同步并再次儲存到數(shù)據(jù)存儲器電路8。由數(shù)模轉(zhuǎn)換器12將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出開關(guān)裝置將模擬信號有選擇地輸入到兩個轉(zhuǎn)換開關(guān)組17之一，轉(zhuǎn)換開關(guān)17由轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇裝置16有選擇地打開，將模擬圖象信號通過轉(zhuǎn)換開關(guān)17傳送到垂直信號線52。垂直掃描電路18選擇掃描線51將圖象信號寫入象素。這樣進(jìn)行圖象顯示。
一般地，因為數(shù)模轉(zhuǎn)換器和緩沖放大器的參數(shù)相互稍微不同，每個象素塊的亮度不同，其中圖象信號是從同一數(shù)模轉(zhuǎn)換器寫入的，例如圖1中的每四個象素。為了避免這種情況，在本實施例中，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器變換裝置使一個象素并不總是連接到相同的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。這樣在象素塊之間的亮度差可以降低，在本實施例中有四個象素，用以實現(xiàn)高質(zhì)量的圖象顯示。
下面描述圖16所示的實施例。與圖15所示實施例不同，圖16所示電路結(jié)構(gòu)如下，輸入的數(shù)字圖象信號被分成多個信號，圖象信號變換(多個傳輸)裝置55用以變換圖象信號。在圖16所示的實施例中，由變換多個傳輸電路55控制信號將圖象信號寫入規(guī)定的象素，以防止在控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出時不能寫入規(guī)定圖象顯示單元。
利用圖15和圖16的實施例，能顯示高質(zhì)量的圖象而不必?fù)?dān)心數(shù)模轉(zhuǎn)換器特性的變化。
第六實施例參照圖17描述第六個實施例。
圖17所示的實施例與圖1所示實施例類似，但實質(zhì)不同的是用以提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出的升壓電路60裝在數(shù)模轉(zhuǎn)換器12和信號轉(zhuǎn)換開關(guān)17之間。在圖17中，與圖1中的相同標(biāo)號表示相同部件，不需分別詳細(xì)說明。
在圖17所示的實施例中，數(shù)字圖象信號與水平掃描電路2的輸出同步并再次儲存到數(shù)據(jù)存儲器電路8。由數(shù)模轉(zhuǎn)換器12將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。由升壓電路60將模擬信號放大到預(yù)定幅值并利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出開關(guān)裝置16將模擬信號有選擇地輸入到轉(zhuǎn)換開關(guān)17之一，將模擬圖象信號通過轉(zhuǎn)換開關(guān)17傳送到垂直信號線52。垂直掃描電路18選擇掃描線51將圖象信號寫入象素。這樣進(jìn)行圖象顯示。
一般地，用變換驅(qū)動液晶裝置防止液晶變壞。結(jié)果，加到液晶的電壓幅度相當(dāng)高，大約10伏或更高，這取決于液晶材料。在本實施例中，由升壓電路放大數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出，這樣能夠降低數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電源電壓，在這方面節(jié)省功率。
圖18和19是升壓電路的實例的等效電路圖。在這些實例中，升壓電路是一個在輸入部分有電容耦合的鉗位型放大器，并且鉗位電壓能按需設(shè)定。圖18是放大系數(shù)為1的電路。圖19是放大系數(shù)能由電阻分割設(shè)定的電路。圖20A-20D表示理論上的工作數(shù)據(jù)。如圖20A所示在每個變換周期由位變換改變數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出。然而，加到液晶的信號隨在運(yùn)算器電極電壓的變換中心變換。因此，Vclmp根據(jù)變換周期改變，在從數(shù)模轉(zhuǎn)換器讀出之前打開φclmp如圖20C所示，改變放大器的標(biāo)準(zhǔn)電壓。這樣輸出信號改變，如圖20D所示。因此，不用提高數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電源電壓能夠進(jìn)行變換驅(qū)動。本實施例能夠降低數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓。
第七實施例圖21是本實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的等效電路圖。圖21表示四位圖象信號的情況。本實施例包括一個電路用以由電阻分割提供五個參考電壓的兩種電壓，一個裝置用以由極性變換信號選擇五個參考電壓的兩種之一，一個電路用以由對更有效的兩位位解碼選擇該五個參考電壓的兩個參考電壓，一個電路用以由電阻分開該兩個參考電壓之間的電壓，以及一個裝置用以由對不太有效的兩個位信號解碼選擇用電阻分開的上述電壓之一。在圖21中，提供參考電壓之兩種的電路使用Vref1-Vref4四個電壓。然而，Vref3和Vref4的使用不是必須的(當(dāng)中間兩個電阻不存在時是必要的)。
通常由變換驅(qū)動液晶顯示裝置以防止液晶材料變壞。在本實施例中，對數(shù)模轉(zhuǎn)換器的正常驅(qū)動和反向驅(qū)動有兩種參考電壓組，在每個變換周期變換電壓組以變換驅(qū)動。換句話說，為變換參考電壓由輸入INV脈沖變換開關(guān)。根據(jù)液晶的電壓-亮度參數(shù)決定電壓分割率。輸出模擬信號取決于正常驅(qū)動(INV高)Vref4-Vref2和反向驅(qū)動(INV低)Vref1-Vref3的動態(tài)范圍。在正常驅(qū)動(INV高)，五個參考電壓是來自由電阻分割的Vref4-Vref2的電壓。用對更有效的兩位圖象信號解碼獲得的信號選擇兩個相鄰參考電壓的四組之一。另一個電阻分割得到在上述選出的兩個相鄰參考電壓之間的四個電壓。進(jìn)一步地，用對不太有效的兩個位的圖象信號解碼選擇該四個電壓之一。以這樣的方法進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。圖22給出了本實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)模轉(zhuǎn)換參數(shù)。
如圖23A-23B所示，對半導(dǎo)體集成電路的電阻元件結(jié)構(gòu)，通常第二導(dǎo)電型擴(kuò)散層形成在第一導(dǎo)電型勢阱中。加到該pn結(jié)的反向偏差擴(kuò)展了該結(jié)部分的耗盡層。這樣耗盡層的寬度根據(jù)偏差狀態(tài)變換。因此，該電阻取決于該偏差。在本實施例中，關(guān)于更有效位位的電阻元件，如參考電壓部分，可以由如圖23A所示的高濃度(最好是1019厘米-3或更高)的擴(kuò)散層形成，關(guān)于不太有效位位的電阻元件可以由如圖23B所示的低濃度的擴(kuò)散層形成。一般來說，因為耗盡層的寬度是與雜質(zhì)濃度倒數(shù)的1/2次方成比例，更有效位位使用高精度電阻元件其與偏差關(guān)系不大，不太有效位位使用小區(qū)域高電阻與偏差有關(guān)的元件。對不太有效位位，因為各個電阻偏差不會太大，電阻值的差別也不會太大。因此，最好是用低濃度擴(kuò)散層構(gòu)成小區(qū)域電阻元件。另一方面，對更有效位位，各個電阻元件的偏差狀態(tài)有很大不同，以便有必要使用不太取決于偏差的電阻元件。
由于使用本實施例的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能保證數(shù)模轉(zhuǎn)換器的單頻，改善精度，降低電路尺寸。
第八實施例下面描述使用在本發(fā)明數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的一種改進(jìn)的緩沖器電路。圖24給出了該緩沖器電路結(jié)構(gòu)。該緩沖器電路包括有不同輸出范圍的兩個緩沖電路11，12，一個變換開關(guān)和一個偏置電路。
緩沖器電路通常不能覆蓋電源電壓(從VSS至VDD)的全部輸出范圍。在緩沖電路11中，隨著輸入電壓接近電源電壓VDD，p-型晶體管30，31的D-S電壓變得更小以使工作進(jìn)入線性區(qū)域。結(jié)果，由晶體管30，31提供的電流逐漸變小，最大的工作頻率逐漸變低，電壓最終達(dá)到輸出電壓的上限。另一方面，接近VSS電平的輸入不受上述限制，電壓輸出能夠接近VSS一側(cè)。因此，緩沖器電路11在低壓側(cè)具有更寬的輸出范圍。另一方面，在緩沖電路12中，隨著輸入電壓接近VSS，n-型晶體管37，38進(jìn)入線性區(qū)域。因此，與緩沖器11相比，緩沖器12有更寬的高電壓輸出范圍。
一般地，變換驅(qū)動液晶裝置防止元件變壞。因此，在本實施例中，使用有不同輸出范圍的兩個緩沖器電路，用正常驅(qū)動和反向驅(qū)動使其變化，這樣以低電源電壓獲得較寬的輸出范圍。
參照圖25更詳細(xì)地描述其工作。輸入到端29的電壓從由變換開關(guān)21-28選擇的緩沖器電路輸出，變換開關(guān)21-28由輸入到變換信號輸入端210的變換信號選擇來自電路211的輸出信號，用以變換輸入到變換信號輸入端210的變換信號。變換開關(guān)21，22，27和28是p型晶體管，變換開關(guān)23，24，25和26是n型晶體管。當(dāng)輸入到變換信號輸入端210的變換信號高電平時，變換開關(guān)22，23，25，26和214導(dǎo)通，變換開關(guān)21，24，27，28和213關(guān)閉。在這種情況下，電路12的緩沖器電路輸出信號，緩沖電路11隨晶體管30，31，32，33和34的極截止而關(guān)閉。
利用這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)輸入電壓電平選擇所需緩沖器電路。這樣能夠得到較寬的輸出范圍，因為無電流通過不工作的緩沖器電路，防止的功耗的增多。
第九實施例下面描述使用了裝有微透鏡的液晶裝置(板)的單板型全色顯示裝置。
本發(fā)明的發(fā)明人在9-72646號日本專利申請中公開了一種新穎的顯示板，克服了常用投影型顯示裝置的R，G和B的晶體嵌鑲結(jié)構(gòu)明顯降低顯示圖象質(zhì)量的缺陷。該9-72646號日本專利申請公開的顯示板包括一個圖象單元陣列和一個微型透鏡陣列圖象單元陣列有在一個基底上以規(guī)定間距二維排列的象素單元，該象素單元有三色象素，第一和第二彩色象素的結(jié)合排列在第一方向并且第一和第三彩色象素的另一個結(jié)合排列在第二個方向，兩個組合都有都有第一彩色單元；微型透鏡排列在象素單元陣列之上以與在基底上第一和第二方向排列的兩個彩色象素組合的間距相應(yīng)的間距二維排列。
在本實施例中，上述9-72646號日本專利申請公開的顯示板使用在本發(fā)明的液晶裝置和顯示設(shè)備中。
圖26A-26C粗略給出了使用上述專利申請的顯示板的投影型液晶顯示設(shè)備光學(xué)系統(tǒng)原理部分。圖26A是平面圖，圖26B是前視圖，圖26C是側(cè)視圖。
在圖26A-26C中，投影透鏡1將顯示在顯示板(液晶板)2上的圖象信息投射到一個投影平面上，顯示板2使用了裝有微透鏡的液晶裝置。標(biāo)號3表示一個偏振光束分光器(PBS)，傳輸例如，S-偏振光和反射P-偏振光；40是一個R(紅光)-反射分色鏡；41是一個B/G(藍(lán)光和綠光)-反射分色鏡；42是一個B(藍(lán)光)-反射分色鏡；43是一個反射所有光的高反鏡；50是一個菲涅耳透鏡；51是一個凸透鏡；6是一個棒型積分器；7是一個橢球面反射鏡；8是一個金屬鹵，UHP，或類似物的弧光燈(光源)；8a是一個裝在橢球面反射鏡中心的弧光燈的光發(fā)射面。
R(紅光)-反射分色鏡40，B/G(藍(lán)光和綠光)-反射分色鏡41和B(藍(lán)光)反射分色鏡42分別有如圖27C，27B和27A所示的光譜反射特性。這些分色鏡與高反鏡43一起如圖28那樣三維安排。在圖28中，反射鏡43與G/R反射有關(guān)。這些反射鏡將從光源8發(fā)出的白光分成R，G和B三色并從三維不同方向用各自顏色照射液晶板2。
下面根據(jù)從光源8開始的光線路徑進(jìn)行描述。從光源8發(fā)出的白光由橢球面反射鏡7聚焦到積分器6的入口(入射面)6a。在通過積分器6時光線在其中不斷反射使光線在空間強(qiáng)度分布均勻。由凸透鏡51和菲涅耳透鏡50使從積分器6的發(fā)射出口6b發(fā)出的光線在x軸方向變成平行光(圖26B)，并到達(dá)B-反射分色鏡42。
在B-反射鏡42，B光(藍(lán)光)只沿z軸方向向下反射(圖26B)，以與z軸一定的角度射向R-反射分色鏡40。彩色光(R/G光)而不是B光通過B-反射分色鏡42，并由高反射鏡43以直角沿z軸方向(向下)反射到R-反射分色鏡40。
在圖26A中，B-反射分色鏡42和高反射鏡43如此安置以使其反射在z軸方向(向下)來自積分器6的光線。高反射鏡43以相對于x-y平面僅為45度的傾斜角相對y軸方向的旋轉(zhuǎn)軸傾斜。B-反射分色鏡42還以相對x-y平面小于45度的傾斜角相對y軸方向的旋轉(zhuǎn)軸傾斜。這樣，在z軸方向由高反射鏡43反射R/G光，而B光由B反射分色鏡42以與z軸(在x-z平面傾斜)一定角度向下反射。為了使液晶板上的B光和R/G光的照明區(qū)域重合，調(diào)整高反射鏡43和B-反射分色鏡42的偏移和傾斜度數(shù)以使各個色彩的主光線在液晶板2上相交。
上述向下(在z軸方向)的R/G/B光射向裝在B-反射分色鏡42和高反射鏡43下面的R-反射分色鏡40和B/G反射分色鏡41。B/G反射分色鏡41對x軸方向的一個傾斜軸傾斜，相對于x-y平面傾斜角剛好是45度。R-反射分色鏡40也對x軸方向的一個傾斜軸傾斜，相對于x-y平面傾斜角小于45度。
這樣，在R/G/B光中，B/G光通過R-反射分色鏡40，由B/G-反射分色鏡40以直角向y-軸正方向和偏振PBS3反射，被PBS3起偏，并且照射水平放在x-z平面上的液晶板2。
在R/G/B光中，如上所述(參見圖26A和26B)，B光以相對于x軸(在x-z平面傾斜)的一定角度傳輸，被B/G反射分色鏡41反射，以相對于y-軸(在x-y平面傾斜)的一定角度照射液晶板2。
由B/G分色鏡41以直角沿y-軸正方向反射G光，G光被PBS3起偏，垂直照射液晶板，即入射角為0度。
R光由放在B/G反射分色鏡41之前的R-反射分色鏡40沿y軸正方向反射，以相對于y-軸(在x-y平面傾斜)一定角度的y軸正方向傳輸，如圖26C所示，通過PBS3被起偏，并且以相對于y-軸的上述一定角度的一個入射角(沿y-z平面方向)照射液晶板2。
為了使在液晶板2上的R，G，和B光的照射區(qū)域重合，與上述類似，調(diào)整B/G-反射分色鏡41和R-反射分色鏡40的偏差和傾斜度數(shù)以使各個色彩的主光線在液晶板2上相交。
B/G-反射分色鏡41的截止波長是570nm，R-反射分色鏡40的截止波長是600nm，如圖27A-27B所示。因此，不必要的橙色光通過B/G-反射分色鏡41，被射到光學(xué)通道的外面，獲得最佳色彩平衡。
如下所述，R，G和B光分別被反射和起偏調(diào)制，再次射到PBS3，在PBS3的PBS面3a沿x-軸正方向反射。該光線射到投影透鏡1。投影透鏡1在一個屏幕(圖中未畫出)上放大和投射顯示在液晶板2上的圖象。
R、G和B光線以不同入射角分別射到液晶板2上，并以不同的反射角反射。相應(yīng)地，使用的投影透鏡1有足夠的直徑和足夠的孔徑來接收所有的光線。順便說明，射到投影透鏡1的光線的傾斜角由前后通過微透鏡使之平行以保持對液晶元件2的入射角的傾斜。
另一方面，如圖38所示，在常用透射型液晶板LP中，由于微透鏡16的聚光作用，來自液晶板LP的光線十分發(fā)散，所以需要有較大數(shù)值孔徑的大投影透鏡來接收光線。
在圖38中，標(biāo)號16表示一個微透鏡陣列，其中多個微透鏡16a以一定間距排列；17是一個液晶層；18是R(紅)，G(綠)或B(藍(lán))的彩色象素。
在圖38中，R(紅)，G(綠)和B(藍(lán))的照射光線以不同角度射到液晶LP上，并且各個彩色光線射到不同的彩色象素18。這樣構(gòu)成一個顯示板其不需彩色濾光器，并呈現(xiàn)很高的光利用率。使用這樣的顯示板的常用投影型顯示設(shè)備甚至用一個單一板型液晶板也能投影顯示光亮全彩色圖象。
通常，在這樣一個使用了有微透鏡的顯示板的投影型顯示設(shè)備中，R，G和B的晶體嵌鑲結(jié)構(gòu)變得明顯，因為顯示圖象的R，G和B的各個彩色象素18被放大投影。這降低顯示圖象的質(zhì)量。
在所述本發(fā)明中，在液晶板2的光線發(fā)散角較小，足夠亮的圖象能夠投射到屏幕上，即使使用了較小數(shù)值孔徑的投影透鏡，R，G和B的晶體嵌鑲結(jié)構(gòu)也不明顯。這樣在本發(fā)明中能夠使用更小的投影透鏡。
下面描述本發(fā)明的液晶板2。圖29是本發(fā)明的液晶板2的放大剖面圖(相應(yīng)于圖26C的y-z平面。在圖29中，本發(fā)明的水平方向參數(shù)電路被省略，因為在另一個實施例中已對其詳細(xì)描述。
在圖29中，標(biāo)號21表示一個微透鏡基底(玻璃基底)；22是一個微透鏡；23是一片玻璃；24是一個光透射計數(shù)電極；25是一個液晶層；26是一個象素電極；27是一個有源矩陣驅(qū)動電路；28是一個硅半導(dǎo)體基底。用離子交換法在玻璃基底(堿型玻璃)21的表面上形成微透鏡22，并以象素電極26間距兩倍的間距二維排列形成一個微透鏡列到列。
液晶層25使用ECB模式向相液晶，如DAP和HAN，其適合于反射型，并且由準(zhǔn)直層保持該所述的對齊(圖中未畫出)。象素電極26由Al(鋁)構(gòu)成，同時作為反射鏡。在模制之后的最后工序用上述CMP方法處理象素電極26以提高光潔度和表面反射率。
有源矩陣驅(qū)動電路27在硅半導(dǎo)體基底28上。有源矩陣驅(qū)動基底27包括一個水平方向驅(qū)動電路和一個垂直方向驅(qū)動電路，以將R，G和B基色圖象信號寫入R，G和B的規(guī)定象素。雖然象素電極26沒有濾光器，他們由寫在上述有源矩陣驅(qū)動電路27的基色圖象信號區(qū)分為R，G和B象素，并構(gòu)成下面描述的R，G和B象素排列。
首先描述照射到液晶板2上的G光。如上所述，G光主光線被PBS3偏振，然后垂直入射到液晶板2。例如在圖29中用箭頭G表示入射到一個微透鏡22a的光線之一。如圖29所示，G光由微透鏡22a聚焦并入射到由Al構(gòu)成的G象素電極26g，然后被反射并通過同一微透鏡22a射出液晶板2。G光通過液晶層25不斷反射，該G光(偏振的)由加到象素電極26g和計數(shù)電極24之間的象素電極26g的信號電壓形成的電場下的該液晶所調(diào)制，并從液晶板2回到PBS3。由PBS3表面3a反射并射到投影透鏡1的光線質(zhì)量取決于引起象素顯示的反差和光的色調(diào)的調(diào)制度。
在圖中截面(y-z面)以傾斜方向入射的R光也被PBS3偏振，然后，例如，入射到微透鏡22b的R光被聚焦能照射直接在微透鏡22b之下移動的R圖象電極26r，如箭頭R(入)所示。R光被象素電極26r反射能通過相鄰微透鏡22a(在z方向相鄰)射出液晶2，如箭頭R(出)所示。G光(偏振的)也由加到象素電極26r和計數(shù)電極24之間的象素電極26r的信號電壓形成的電場下的該液晶所調(diào)制，并從液晶板2回到PBS3。與上述G光相同，R光作為圖象光的一部分被投影透鏡投射。
順便說一下，在圖29中，在G象素電極26g上的G光和在R象素電極26r上的R光似乎重合和相互干擾。然而，這種明顯重合是液晶層25圖象放大厚度造成的。實際上，液晶層25的厚度約為5微米，與50-100微米的玻璃片23的厚度比較是非常小的。因此，忽略象素尺寸這種干擾是不存在的。
圖30A-30C用以說明本實施例的彩色分解和彩色合成的原理。圖30A是液晶板2的平面圖。圖30B和圖30C分別是沿30B-30B(x方向)和30C-30C(z方向)的剖面圖。
圖30C相應(yīng)于圖29的y-z截面，給出G光和R光從各自的微透鏡22以一個象素入射和發(fā)射的狀態(tài)。如圖所示，作為第一彩色象素的各個G象素電極直接放置在各自微透鏡22中心的下面，作為第二彩色象素的各個R象素電極直接放置在各個微透鏡22之間的邊界下面。因此，R光的入射角最好是這樣選擇，入射角θ的正切θ等于象素間距(B單元和R單元之間的)與微透鏡22和象素電極26之間距離的比。
圖30B相應(yīng)于液晶板2的x-y截面。在x-y截面中，作為第三彩色象素的B象素電極和G象素電極與圖30C所示方式一樣交替放置，各個G象素電極直接放置在各個微透鏡22的中心之下，作為第三彩色象素的各個R象素電極直接放置在各個微透鏡22的邊界之下。
照射液晶板2的B光，在被PBS3偏振后，以該平面(x-y平面)斜入射。因此，通過微透鏡22的入射B光與以R光同樣的方式被B象素電極反射，并通過在x方向相鄰的微透鏡發(fā)射到如圖所示的關(guān)于B光入射采用的象素電極。以上述G光和R光的同樣方式進(jìn)行在B象素電極上的液晶層25的B光調(diào)制和從液晶2的B光投影。
各個B象素電極直接放置在各個微透鏡22之間的邊界下面。因此，B光的入射角最好這樣選擇，入射角θ的正切θ等于象素間距(G和B單元)與微透鏡22和象素電極26之間的距離比。
在本實施例的液晶板2中，如上所述，R，G和B象素在z方向(第一方向)RGRGRG…排列，在x方向(第二方向)BGBGBG…排列。圖30A給出了該象素的平面排列。
在垂直方向和水平方向象素(彩色單元)的大小約為微透鏡22尺寸的一半，象素的間距也是微透鏡22間距的一半。從平面看G象素正好在微透鏡22中心之下，R象素從z方向放置在微透鏡22邊界下面的G象素之間，B象素從x方向放置在微透鏡22邊界下面的G象素之間。微透鏡部件的形狀為矩形(象素尺寸的兩倍)。
圖31是本實施例液晶板一部分的放大平面圖。圖中的點(diǎn)劃線29表示R，G和B象素單元組用以構(gòu)成各個影像單元。
象素單元在一個基底上以預(yù)定間距二維排列構(gòu)成一個圖象部件陣列。由圖29中的有源矩陣驅(qū)動電路27驅(qū)動各個R，G和B象素時，由點(diǎn)劃線29分開的象素單元被相應(yīng)于一個和相同象素點(diǎn)的R，G和B圖像信號驅(qū)動。
在由R象素電極26r，G象素電極26g和B象素電極26b構(gòu)成的影像單元中，R象素電極26r通過微透鏡22b被斜入射的R光照射，如箭頭r1所示，通過微透鏡22a射出反射的R光，如上所述用箭頭r2表示。B象素電極26b通過微透鏡22c被斜入射的B光照射，如箭頭b1所示，通過微透鏡22a射出反射的B光，如上所述用箭頭b2表示。G象素電極26g通過微透鏡22a被垂直入射(從圖的前面往后)的G光照射，如垂直于圖面箭頭g12所示，通過相同微透鏡22a垂直(從圖的前面)射出反射的G光，如上所述。
以這樣的方式，在液晶板2中，在構(gòu)成一個影像單元的R，G和B象素單元中，各個基色照射光從不同照射位置發(fā)出，但都通過一個并且是相同的微透鏡(微透鏡22)射出。這在其他所有影像單元(R，G和B圖象部件)中都是相同的。
圖32給出了從液晶板2的全部發(fā)射光通過PBS3和投影透鏡1投射在屏幕9上的示意圖。使用了圖31所示的液晶板2。調(diào)整該光學(xué)系統(tǒng)在屏幕9上形成一個微透鏡22在液晶板2附近的正投影象。該投影影像由影像部分構(gòu)成，每個部分都是從微透鏡22的網(wǎng)格中R，G和B圖象部分發(fā)射的彩色光的混合，即圖34所示的一個象素部分彩色混合，標(biāo)號900。
在本實施例中，對于圖31的顯示板2，微透鏡22的準(zhǔn)直面及其附近調(diào)整到大約與屏幕相配，以得到高質(zhì)量彩色圖象顯示，在屏幕上沒有R，G，B晶體嵌鑲結(jié)構(gòu)。
圖33是一個本發(fā)明的投影型顯示設(shè)備全驅(qū)動電路系統(tǒng)框圖。在圖33中，控制板驅(qū)動器10產(chǎn)生R，G和B圖象信號，并產(chǎn)生驅(qū)動運(yùn)算電極24的信號和各種時序信號。界面12對圖象信號和控制傳輸信號解碼成參考圖象信號。譯碼器11對來自界面12的參考圖象信號解碼成圖像信號和R，G和B基色的同步信號。鎮(zhèn)流器14驅(qū)動和開啟弧光燈8。電源電路15將電源加到各個電路塊上?？刂破?3維持一個圖中未畫出的操作系統(tǒng)并正確控制上述電路塊。
這樣本實施例的投影型液晶顯示設(shè)備能夠顯示高質(zhì)量，無R，G和B晶體嵌鑲結(jié)構(gòu)的彩色圖象。
圖35是本實施例的另一種液晶板的一部分的放大平面圖。在該液晶板中，作為第一象素的B象素分別正好排列在各個微透鏡22中心的下面，作為第二象素的G象素放置在B象素之間給出左右方向的B和G的交替排列，R象素以垂直方向放置在B象素之間形成B和R交替排列。以這樣的排列，使B光垂直入射，R光和G光斜入射(以不同的方向相同的角度)讓R，G和B象素部分反射的各個彩色光通過一個和相同的微透鏡能夠得到如上例的同樣效果。然而，作為第一彩色象素的R象素分別正好放置在微透鏡22中心的下面，其他彩色象素以左右方向或垂直方向交替排列。
第十實施例下面描述第九個實施例的另一個例子。
圖36是本實施例的液晶板20主要部分的放大剖面圖。該實施例不同于第九個實施例其使用了玻璃片23作為計數(shù)基底，由在玻璃片上用熱塑樹膠回流方法形成微透鏡220，用光刻法由光敏樹膠在非象素部分形成空間柱251。
圖37A一個液晶板20的部分平面圖。在圖37A中，空間柱251以與在微透鏡220角上的非象素位置的象素相同的間距形成。圖37B是通過空間柱251位置沿37B-37B線的一個剖面圖。該空間柱最好是以10-100個象素的間距矩陣形成，這樣，玻璃片23平整度的矛盾參數(shù)和液晶注入的容易程度都能滿足。
進(jìn)一步地，在本實施例中，由金屬膜構(gòu)成的截光層221防止通過微透鏡邊界部分的漏光透過。截光防止了由漏光(由各基色混合引起的)引起的投影圖象飽和度的降低。所以，由使用了本實施例液晶板220的第九個實施例構(gòu)成的投影型顯示設(shè)備給出了更清晰的高質(zhì)量圖象。
如第一至第十個實施例所示，本發(fā)明的液晶裝置有如下優(yōu)點(diǎn)外部驅(qū)動電路的部件數(shù)目可以減少，與象模擬輸入系統(tǒng)的液晶裝置的液晶元件直接驅(qū)動相比，使用數(shù)值輸入系統(tǒng)能夠減小圖象信號線的負(fù)載，還能減小一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器的負(fù)載并延長寫入液晶元件的時間，降低驅(qū)動頻率，減小整個液晶裝置的功耗，由于功耗小能夠獲得更清晰的圖象，降低電子噪聲并給出高質(zhì)量圖象。
權(quán)利要求
1.一種矩陣基底，在對應(yīng)于掃描線和信號線的交點(diǎn)的矩陣中有多個開關(guān)元件，多個象素電極，連接到該開關(guān)元件，水平電路和垂直電路，用以將所述信號輸送到所述開關(guān)元件，其中所述矩陣基底包括一個水平掃描電路，用以根據(jù)數(shù)字圖象信號對一個圖象數(shù)據(jù)取樣，一個鎖存電路，用以寄存與所述水平掃描電路的輸出同步的所述數(shù)據(jù)，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用以將所述鎖存電路的所述輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號，多個信號轉(zhuǎn)換開關(guān)，安裝在所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器和所述信號線之間，以及一個選擇電路，用以選擇至少一個所述信號轉(zhuǎn)換開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述模擬信號通過在所述選擇電路每個輸出端的所述轉(zhuǎn)換開關(guān)加到所述信號線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)目M少于以水平方向排列的所述開關(guān)元件的數(shù)目N，從一個轉(zhuǎn)換器到在一個水平方向排列的所述多個開關(guān)元件順序輸入模擬信號，多個開關(guān)元件的數(shù)目為N/M。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述選擇電路由一個位移寄存器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述開關(guān)元件由CMOS晶體管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述矩陣基底包括一個裝置用以隨所述圖象數(shù)據(jù)輸入信號極性倒相信號，并且變換所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述模擬輸出的所述極性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠輸入比所述圖象數(shù)據(jù)位的位數(shù)多一位的信號，所述信號極性倒相信號輸入到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最有效位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述矩陣基底包括一個變換開關(guān)，用以選擇輸入來自所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的至少兩組所述信號轉(zhuǎn)換開關(guān)之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的矩陣基底，其中所述圖象數(shù)據(jù)被分割提供，并且取樣由所述水平掃描電路進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的矩陣基底，其中所述矩陣基底包括一個裝置用以變換所述分割的圖象數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述矩陣基底有一個放大電路用以放大所述數(shù)模放大器的所述輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的矩陣基底，其中所述放大電路包括一個鉗位型放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用對更有效位和不太有效位的數(shù)字信號解碼，由選擇串聯(lián)連接的一個電阻元件的一點(diǎn)提供模擬信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的矩陣基底，其中用于分阻的所述電阻元件由在一個半導(dǎo)體基底上的一個擴(kuò)散層構(gòu)成，包括關(guān)于所述更有效位的所述電阻元件的一個擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于包括關(guān)于所述不太有效位的所述電阻元件的擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括至少兩個模擬緩沖電路和一個電路用以選擇所述兩個緩沖電路之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的矩陣基底，其中所述兩個緩沖電路分別用于正極和負(fù)極。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩陣基底，其中所述象素電極用化學(xué)機(jī)械研磨拋光。
18.一種液晶裝置，包括一個矩陣基底，其在對應(yīng)于掃描線和信號線的交點(diǎn)的矩陣中有多個開關(guān)元件，多個象素電極，連接到該開關(guān)元件，水平電路和垂直電路，用以將所述信號輸送到所述開關(guān)元件；一個相對于所述矩陣基底對置的計數(shù)基底；以及一種液晶材料其被放置在所述矩陣基底和所述計數(shù)基底之間，其中所述矩陣基底包括一個水平掃描電路用以根據(jù)數(shù)字圖象信號對一個圖象數(shù)據(jù)取樣，一個鎖存電路，用以寄存與所述水平掃描電路的輸出同步的所述數(shù)據(jù)，一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用以將所述鎖存電路的所述輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號，多個信號轉(zhuǎn)換開關(guān)，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端相連，以及一個選擇電路，用以選擇至少一個所述信號轉(zhuǎn)換開關(guān)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述模擬信號通過在所述選擇電路每個輸出端的所述轉(zhuǎn)換開關(guān)加到所述信號線上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的數(shù)目M少于以水平方向排列的所述開關(guān)元件的數(shù)目N，從一個轉(zhuǎn)換器到所述沿一個水平方向排列的開關(guān)元件順序輸入模擬信號，開關(guān)元件的數(shù)目為N/M。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述選擇電路由位移寄存器構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述開關(guān)元件由一個CMOS晶體管構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述矩陣基底包括一個裝置用以隨所述圖象數(shù)據(jù)輸入信號極性倒相信號，并且變換所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的所述模擬輸出的所述極性。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器能夠輸入比所述圖象數(shù)據(jù)位的位數(shù)多一位的信號，所述信號極性倒相信號輸入到所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最有效位。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述矩陣基底包括一個變換開關(guān)，用以選擇輸入來自所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器的至少兩組所述信號轉(zhuǎn)換開關(guān)之一。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的液晶裝置，其中所述圖象數(shù)據(jù)被分割提供，并且取樣由所述水平掃描電路進(jìn)行。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的液晶裝置，其中所述矩陣基底包括一個裝置用以變換所述分割圖象數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述矩陣基底有一個放大電路用以放大所述數(shù)模放大器的所述輸出。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的液晶裝置，其中所述放大電路包括一個鉗位型放大器。
30.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用對更有效位和不太有效位的數(shù)字信號解碼，由選擇串聯(lián)連接的一個電阻元件的一點(diǎn)提供模擬信號。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶裝置，其中用于分阻的所述電阻元件由在一個半導(dǎo)體基底上的一個擴(kuò)散層構(gòu)成，包括關(guān)于所述更有效位的所述電阻元件的一個擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度高于包括關(guān)于所述不太有效位的所述電阻元件的擴(kuò)散層的雜質(zhì)濃度。
32.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括至少兩個模擬緩沖電路和一個用以選擇所述兩個緩沖電路之一的電路。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的液晶裝置，其中所述兩個緩沖電路分別用于正極和負(fù)極。
34.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶裝置，其中所述象素電極用化學(xué)機(jī)械研磨拋光。
35.一種顯示設(shè)備，包括權(quán)利要求18所述的一種液晶裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備包括作為所述液晶裝置的一種反射型液晶板，并通過把從一個光源來的光引到所述液晶板顯示一個圖象，通過一個光學(xué)系統(tǒng)將反射光投影到一個屏幕上。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示設(shè)備使用了一個液晶板其包括一個象素單元陣列和一個微透鏡陣列所述圖象單元陣列有在一個基底上以一個規(guī)定間距二維排列的象素單元，所述象素單元有三色象素，第一和第二彩色象素以一個第一方向排列成一個組合以及所述第一和第三彩色象素以一個第二方向排列成另一個組合，所述第一彩色象素共屬于所述兩個組合；所述微透鏡陣列以在所述基底上以所述第一和第二方向排列的兩個彩色象素組合的間距相應(yīng)的間距在所述象素單元陣列之上二維排列。
全文摘要
一種矩陣基底,在相應(yīng)于掃描線和信號線的交點(diǎn)的矩陣中有多個開關(guān)元件,多個象素電極,連接到該開關(guān)元件,水平電路和垂直電路,用以將所述信號輸送到所述開關(guān)元件,其中所述矩陣基底包括一個水平掃描電路,一個鎖存電路,一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器,多個信號轉(zhuǎn)換開關(guān),以及一個選擇電路。一個液晶裝置包括所述矩陣基底,一個相對于所述矩陣基底對置的計數(shù)基底和一個放置在所述矩陣基底和所述計數(shù)基底之間的液晶材料。
文檔編號H03M1/76GK1194422SQ9712286
公開日1998年9月30日 申請日期1997年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月18日
發(fā)明者吉田大介, 宮脅守, 山岸弘一, 榑松克巳, 小山理 申請人:佳能株式會社