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Die
Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds, die ein Aktivmatrixpaneel
aufweist, wobei ein Dünnschichttransistor
(TFT) und ein Photodetektor, wie eine Photodiode, vorgesehen sind,
und eine Flüssigkristallschicht,
ein Verfahren zum Lesen eines Bilds unter Verwendung einer solchen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und ein Herstellungsverfahren einer solchen Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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In
diesen Jahren werden viele Anzeigevorrichtungen mit Flüssigkristallen
verwendet zum Verkleinern einer Anzeigevorrichtung eines Bilds und
insbesondere wurde eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
die ein Aktivmatrixpaneel mit TFTs aufweist, in großem Umfang
studiert, da im Vergleich zu einer einfachen Matrixtyp-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
eine höhere
Bildqualität
leicht erreicht werden kann.
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Währenddessen
ist zum Verkleinern einer Lesevorrichtung eines Originalbilds die
Vorrichtung bekannt, wobei das Bild gelesen werden kann, indem das
Original nahe an einen Bildsensor gebracht wird, der eine zweidimensionale
Matrixform aufweist, ohne das Abtastsystem des Originals oder den
Sensorabschnitt zu verwenden.
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Es
ist eine Vorrichtung vorgeschlagen zum Verkleinern der Gesamtvorrichtung
und Verbessern der Operationalisierung, indem das Originalbild gelesen
wird und Bilddaten erhalten werden, sowie das Bild angezeigt wird
mit der Kombination der oben genannten Anzeigevorrichtung und Lesevorrichtung
des Bilds.
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Diese
Art von Vorrichtung, wie zum Beispiel in der
japanischen nicht begutachteten Patentveröffentlichung
Nr. 4-282609 offenbart, ist aus der Anordnung eines transparenten
Substrats mit einem Bildsensor auf der Rückseite eines transparenten
Substrats mit TFTs und einer transparenten Pixelelektrode in einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gebildet. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
wird, während
ein Originalbild gelesen wird, das Originalbild gelesen, indem alle
Pixel im Flüssigkristall
in einen Durchlasszustand gebracht werden, Hintergrundlicht auf
das gesamte Original eingestrahlt wird und die Stärke des
von dem Origrial reflektierten Lichts erfasst wird.
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Eine
Vorrichtung zum Anzeigen und Lesen einer Farbbilds weist eine Hintergrundbeleuchtungsquelle mit
Weißlicht
und einen Mikrofarbfilter mit dem Feld zum Durchlassen des roten,
grünen
oder blauen Lichts in jedem Pixel auf und zeigt das Farbbild an,
indem die Lichtdurchlässigkeit
jeder Farbe gesteuert wird, während die
Vorrichtung das Farbbild liest, indem die Quantität des reflektierten
Lichts jeder Farbe von dem Original erfasst wird. Das heißt, das
Anzeigen und Lesen eines Pixels (nachstehend als "Farbpixel" bezeichnet) einer vorgegebenen
Farbe wird durchgeführt,
indem drei rote, grüne
und blaue Pixel (jedes Pixel wird nachstehend als "Simplexpixel" bezeichnet) verbunden
werden.
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Jedoch
bei der Zusammensetzung der Anordnung eines transparenten Substrats
mit TFT und einem transparenten Substrats mit einem Bildsensor in
Schichten, wie sie oben beschreiben ist, werden die Sichtbarkeit
und die Leseeigenschaft des Bilds gestört, da die Durchlässigkeit
des Hintergrundlichts und des von dem Original reflektierten Lichts
verringert sind.
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Wie
offenbart ist, ist zum Beispiel in der
japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichung
Nr. 5-145699 eine Lesevorrichtung eines Bilds mit einer
vollständigen
Steuerung von offen und geschlossen eines Mittels zum Verhindern
der Störung
einer solchen Sichtbarkeit vorgeschlagen. Jedoch ist in diesem Fall
das Problem, dass die Kompliziertheit der Struktur und die Störung der
Zuverlässigkeit
verursacht sind, indem der Mechanismus des Öffnens und Schliessens bereitgestellt
ist und zusätzlich
die Störung
der Operationalisierung verursacht ist, indem der Vorgang des Öffnens und
Schliessens in jeder Ausführung
des Lesens des Bilds benötigt
wird.
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Es
ist in der oben genannten
japanischen
nicht geprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 4-282609 beschrieben, dass der TFT und ein Bildsensor
tatsächlich
auf dem gleichen transparenten Substrat vorgesehen sein können, obwohl
der konkrete Aufbau nicht beschrieben ist. Jedoch wird allgemein
in dem Fall des Bildens auf diese Weise, da es notwendig ist, um
nicht nur die Verdrahtungsstruktur zum Steuern des TFT für die Anzeige,
sondern auch die Verdrahtungsstruktur zur Steuerung eines Bildsensors
auf dem gleichen Substrat zu bilden, die Störung der Sichtbarkeit durch
die Verringerung des effektiven Anzeigebereichs eines Bilds bewirkt.
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Allgemein,
obwohl eine höhere
Pixeldichte oft für
ein Lesebild notwendig ist als ein Anzeigebild, ist in dem Fall
der Vorrichtung zum Lesen eines Farbbilds mit einem Mikrofarbfilter
das Problem, dass das Farbbild nicht mit der hohen Pixeldichte gelesen
werden kann, da die Bilddaten eines Farbpixels erhalten werden,
indem drei rote, grüne
und blaue Simplexpixel verbunden werden, wie oben beschrieben ist.
Da nur das Licht der Farbe, das durch einen Mikrofarbfilter hindurchläuft, zur
Anzeige und zur Beleuchtung eines Originals verwendet wird, ist
es nötig,
die Menge des von einer Hintergrundbeleuchtungsquelle emittierten
Lichts zu erhöhen,
so dass die Menge des transmittierten Lichts erhöht wird. Folglich besteht das
Problem im Erhöhen
der Herstellungskosten, indem ein Mikrofarbfilter umfasst ist, und
zusätzlich
in einem hohen elektrischer Stromverbrauch.
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Im
Fall des Lesens eines Originalbilds, indem Hintergrundlicht auf
das gesamte Original, wie oben beschrieben, beim Lesen des Originalbilds
eingestrahlt wird, ist das Problem, dass das Übersprechen zwischen benachbarten
Pixeln hoch ist und die Auflösung
dazu tendiert, abzusinken, da reflektiertes Licht von benachbarten
Pixeln in dem Original einen Bildsensor zentriert. Je höher die
Pixeldichte beim Lesen ist, desto größer ist dieses Problem.
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Im
Anbetracht dieses Problems ist in der
japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
Nr. 5-219301 der Aufbau offenbart, wobei ein Originalbild
gelesen wird, so dass die benachbarten Lumineszenzelemente Licht
in der Anzeige und der Lesevorrichtung nicht gleichzeitig emittieren,
in der ein Substrat mit so einem selbstleuchtenden Element wie einem
EL-Element, einer LED und einem PDP und einem Substrat mit einem
Photodetektor laminiert sind. Auch in diesem Fall ist es aufgrund
des Laminierens der zwei Substrate unmöglich, die Störung der
Sichtbarkeit und der Leseeigenschaft eines Bilds zu vermeiden. Ferner
besteht das Problem darin, dass der Anstieg der Herstellungskosten
und das Absinken des Ausstoßes
bewirkt werden, da es schwierig ist, das oben genannte Lumineszenzelement
auf einem Substrat zu bilden.
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In
der
japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 6-22250 sind ein Dünnschichttransistor
und eine Kapazität
in der Nachbarschaft jedes Kreuzungsabschnitts einer Mehrzahl von
Datenleitungen und einer Mehrzahl von Gateleitungen vorgesehen.
Ferner ist in der Nachbarschaft jedes Kreuzungsabschnitt eine Photodiode
zum Anlegen eines Photostroms an die Datenleitungen vorgesehen.
An jeder Datenleitung ist eine Diode vorgesehen, um das Aufladen
der Kapazität
und einer Anzeigedatenkapazität
zu verhindern, die ansonsten aus dem Photostrom resultiert, der
von der Photodiode an Räume
bei den Kapazitäten
angelegt ist. Diese Technologie erfordert bestimmte Gateleitungen
für TFTs
zum Anzeigen und TFTs zum Lesen, was zu dem Problem einer schlechten
Operationalisierung beim Anzeigen und Lesen führt.
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Ferner
offenbart die europäische
Patentanmeldung
EP 0
587 236 A eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Zum
Lösen des
oben genannten Problems wird betrachtet, dass ein Originalbild gelesen
wird, indem ein Flüssigkristall
in jeder Menge von Pixeln, die nicht einander benachbart sind, in
einen Durchlasszustand gebracht wird, und ein Photodetektor belichtet
wird, sowie eine Pixelelektrode und ein Photodetektor auf dem gleichen
Substrat bereitgestellt wird und eine Gateleitung und eine Sourceleitung
gemeinsam an einem TFT für
eine Pixelelektrode und für
einen Photodetektor ausgebildet werden. Wenn jedoch ein Ladungsspeicher-Typ
wie zum Beispiel eine Photodiode als Photodetektor verwendet wird,
besteht die Möglichkeit,
dass durch den Aufbau des Speicherns der elektrischen Ladung in
den Photodetektoren aller Pixel bei jedem Belichtungsprozess in
jedem Pixelsatz die Verringerung der Leserate verursacht wird.
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Die
Erfindung zielt in Anbetracht der oben genannten Probleme auf das
Bereitstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion des Lesens eines Bilds, wobei das Verkleinern
der Vorrichtung, die Verbesserung der Operationalisierung und die
Verringerung der Herstellungskosten beabsichtigt werden kann, ohne
die Störung
der Sichtbarkeit zu bewirken, auf ein Leseverfahren eines Bilds,
wobei so eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
verwendet wird, und ein Herstellungsverfahren einer solchen Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
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Ferner
zielt die Erfindung auf das Bereitstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion des Lesens eines Bilds, wobei eine hohe Pixeldichte
beim Lesen erreicht werden kann und die Verringerung der Herstellungskosten
und des elektrischen Stromverbrauchs beabsichtigt ist, und ein Leseverfahren
eines Bilds, wobei eine solche Flüssigkristallanzeigevorrichtung
verwendet wird.
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Ferner
zielt die Erfindung auf das Bereitstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion des Lesens eines Bilds, wobei das Übersprechen
zwischen benachbarten Pixeln reduziert werden kann, die Auflösung des
Lesens eines Bilds verbessert werden kann und eine hohe Leserate
beabsichtigt sein kann, und ein Leseverfahren eines Bilds, wobei
eine solche Flüssigkristallanzeigevorrichtung
verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion des Lesens eines Bilds, wie in Anspruch 1 erklärt ist,
vorgesehen.
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Da
so eine Zusammensetzung nur den zweiten Transistor in den EIN-Zustand
bringen kann und es ermöglicht,
ein Originalbild zu lesen, das von dem Photodetektor erfasst ist,
mit der Sourceleitung und der Gateleitung gemeinsam an dem ersten
Transistor, der mit jeder Pixelelektrode gekoppelt ist, ohne die
Sourceleitung und die Gateleitung exklusiv an den zweiten Transistor
bereitzustellen, der mit einem Ende des Photodetektors gekoppelt
ist, kann das Verkleinern der Vorrichtung und das Verbessern der
Operationalisierung und die Verringerung der Herstellungskosten
beabsichtigt werden, ohne die Störung
der Sichtbarkeit durch die Verringerung des effektiven Anzeigebereichs
des Bilds zu verursachen.
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Zum
alleinigen Freigeben des zweiten Transistors in den EIN-Zustand,
wie oben beschrieben, wird es vorgezogen, Transistoren mit einer
gegeneinander invertierten Polarität zu verwenden, wie zum Beispiel
einen Transistor mit einem n-Kanal
als erstem Transistor und gleichzeitig einen Transistor mit p-Kanal
als zweitem Transistor. Demzufolge können der erste Transistor und
der zweite Transistor den EIN-Zustand unabhängig erreichen, indem die Polarität der Spannung,
die auf die Gateleitung aufgeprägt
ist, umgeschaltet wird. Ferner erleichert, im Fall des Bildens auf
diese Weise, eine hohe Zulässigkeit
der Dispersion beim Herstellen des Schwellenwerts der Gatespannung
und der Spannung, die auf die Gateleitung aufgeprägt ist,
bei dem ersten Transistor und dem zweiten Transistor die Verringerung
der Herstellungskosten.
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Ein
erster Transistor und ein zweiter Transistor können gebildet sein, so dass
sie einen EIN-Zustand gleichzeitig aufweisen, indem ein Photodetektor
des Ladungsspeicher-Typs als oben genannter Photodetektor verwendet
wird, und ein Flüssigkristall
verwendet wird, der unter einer Wirkung eines elektrischen Felds
in einen Durchlasszustand gebracht ist, als oben genanntem Flüssigkristall.
In diesem Fall, kann die Verringerung der Herstellungskosten beabsichtigt
werden, indem die Steuerung des Lesens eines Originalbilds vereinfacht wird,
da das Halten einer elektrischen Ladung vor der Belichtung bei dem
Photodetektor ausgeführt
werden kann, indem der erste Transistor und der zweite Transistor
gleichzeitig den EIN-Zustand
aufweisen und der Flüssigkristall
in den Durchlasszustand gebracht wird.
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Zum
Ermöglichen,
dass ein erster Transistor und ein zweiter Transistor gleichzeitig
in so einem EIN-Zustand sind, wird es vorgezogen, als ein Beispiel
dieser Transistoren, Transistoren mit der gleichen Polarität von n-Kanal
oder p-Kanal wie der andere zu verwenden, wobei ein absoluter Schwellenwert
einer Gatespannung in dem zweiten Transistor kleiner ist als der
einer Gatespannung in dem ersten Transistor.
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Das
heißt,
zum Beispiel kann, wenn der Schwellenwert des ersten Transistor
VL ist und der Schwellenwert des zweiten Transistors VD ist und
beide Transistoren einen n-Kanal aufweisen, nur der zweite Transistor
den EIN-Zustand erzeugen, falls die Spannung Vg, die auf eine Gateleitung
eingeprägt
ist, VD < Vg < VL erfüllt, während beide
Transistoren den EIN-Zustand erzeugen können, falls Vg VL < Vg erfüllt.
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Währenddessen
ist es vorzuziehen, um einen Flüssigkristall
unter einer Wirkung eines elektrischen Felds in einen Durchlasszustand
zu bringen, zum Beispiel einen verdreht-nematischen (TN)-Flüssigkristall
des senkrechten Ausrichtungstyps zu verwenden, in dem der LC eine
negative dielektrische Anisotropie aufweist und ein Polarisatorenpaar,
das auf beiden Seiten des Flüssigkristalls
vorgesehen ist, so dass eine Polarisationsrichtung eines der Polarisatoren
und eine Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls zueinander parallel
sein können
und Polarisationsrichtungen beider Polarisatoren senkrecht zueinander
sein können,
oder einen TN-Flüssigkristall
mit einer positiven dielektrischen konstanten Anisotropie mit einem
rechten Winkel zu verwenden, so dass eine Ausrichtungsrichtung des
Flüssigkristalls
und Polarisationsrichtungen beider Polarisatoren parallel zueinander
sein können.
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Zum
Verhindern eines Einflusses auf ein Anzeigebild durch einen elektrischen
Strom, der durch einen Photodetektor fließt, wenn ein zweiter Transistor
neben einem ersten Transistor in einem EIN-Zustand ist, beim Anzeigen
eines Bilds, zum Beispiel wenn eine Photodiode als Photodetektor
verwendet wird, ist es vorzuziehen, die oben genannte Photodiode
so zu koppeln, dass bei der Anzeige des Bilds eine Sperrspannung
aufgeprägt
sein kann. Beim Anzeigen eines Bilds kann ein Einfluss auf ein Anzeigebild
theoretisch sicher verhindert werden, falls eine Spannung, die gleich
einer Sourceleitung ist, auf die andere Endleitung aufgeprägt ist, die
mit dem anderen Ende eines Photodetektors gekoppelt ist.
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Ferner
kann eine leitfähige
Lichtabschirmschicht, die auf dem gleichen Substrat wie der Photodetektor gebildet
ist, als andere Endleitung verwendet werden, die mit dem anderen
Ende des Photodetektors gekoppelt ist, und im Fall des Anlegens
eines In-Plane-Switching-Systems, wobei eine Pixelelektrode und
eine Gegenelektrode auf dem gleichen Substrat gebildet sind, kann
die Gegenelektrode verwendet werden. Demzufolge kann die Störung der
Sichtbarkeit aufgrund der Verringerung der effektiven Anzeigebereichs
eines Bilds verhindert werden und zusätzlich kann die Verringerung
der Herstellungskosten beabsichtigt werden, da es nicht notwendig
ist, eine Verdrahtungsstruktur erneut bereitzustellen.
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Durch
Bereitstellen eines Berührungssensors
zum Erfassen eines Einstellzustands eines Originals auf einer Oberflächenseite
eines Flüssigkristalls, kann
das Einstellen des Originals bestätigt werden und das Lesen eines
Bilds kann automatisch gestartet werden, wenn das Einstellen des
Originals erfasst wird, und Bilddaten können gemäß der Größe erhalten werden, indem die
Größe des Originals,
das aufgelegt ist, erfasst wird.
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Ein
Verfahren zum Lesen eines Bilds gemäß der Erfindung ist in Anspruch
14 erklärt.
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Beim
Lesen eines Originalbilds unter Verwendung dieses Verfahrens kann
das Originalbild gelesen werden, ohne durch eine elektrische Ladung
beeinflusst zu werden, die auf einer Pixelelektrode gehalten wird, da
nur der Photodetektor mit einer Sourceleitung gekoppelt ist.
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Im
Fall des Verwendens einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds, wobei ein erster Transistor
und ein zweiter Transistor gleichzeitig einen EIN-Zustand haben
können, kann
auch das Verkürzen
der Bildlesezeit beabsichtigt werden, indem gleichzeitig eine vorgegebene
elektrische Ladung in einem Photodetektor gehalten wird, während ein
Flüssigkristall
in einem Durchlasszustand ist.
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Ein
Herstellungsverfahren einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds gemäß der Erfindung ist in Anspruch
16 erklärt.
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Da
eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in dem gleichen Prozess
hergestellt werden kann wie gewöhnliche
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen,
kann die Verringerung der Herstellungskosten leicht beabsichtigt
werden.
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Das
Anzeigen und Lesen eines Farbbilds kann auch durchgeführt werden,
indem ferner ein Farbfilter enthalten ist, in dem ein Feld zum Durchlassen
von Licht jeder vorgegebenen Farbe in Übereinstimmung mit jeder Pixelelektrode
gebildet ist.
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Währenddessen
kann ein Farbbild mit einer hohen Pixeldichte gelesen werden, da
es möglich
ist, Licht mit einer Mehrzahl von Farben auf ein Original in jedem
Pixel zu strahlen und die Menge von reflektiertem Licht zu erfassen,
indem eine Mehrzahl von Hintergrundbeleuchtungsquellen zum Emittieren
von Licht mit voneinander unterschiedlicher Farbe enthalten ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen äußeren Aufbau einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in Ausführungsbeispiel 1 zeigt.
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2 ist
eine beschreibende Ansicht, die einen Schaltkreisaufbau eines Aktivmatrixpaneels
13 im Ausführungsbeispiel
1 zeigt.
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3 ist
eine Draufsicht, die eine konkrete Aufbau eines Aktivmatrixpaneels
13 im Ausführungsbeispiel
1 zeigt.
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4 ist
ein Querschnitt von Linien A-A und B-B in 3.
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5 ist
eine beschreibende Ansicht, die ein Herstellungsverfahren einer
Aktivmatrixpaneels 13 im Ausführungsbeispiel
1 zeigt.
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6 ist
eine beschreibende Ansicht, die eine Anordnung von Pixeln zeigt,
wobei ein Originalbild in einem Belichtungsprozess in einem Variantenbeispiel
von Ausführungsbeispiel
1 gelesen wird.
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7 ist
eine Draufsicht, die einen konkreten Aufbau eines Aktivmatrixpaneels
13 im Ausführungsbeispiel
2 zeigt.
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8 ist
ein Querschnitt von Linien A-A und B-B in 7.
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9 ist
ein Schaltkreisdiagramm, das ein Variantenbeispiel (ein anderen
Beispiel einer Kopplung von Photodiode 25) einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in Ausführungsbeispiel 3 zeigt.
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10 ist
ein Schaltkreisdiagramm, das ein anderes Variantenbeispiel (ein
Beispiel des Aufprägens einer
Sourcespannung an einer anderen Seite der Photodiode 25) einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in Ausführungsbeispiel 3 zeigt.
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11 ist
eine beschreibende Ansicht, die ein Beispiel in dem Fall einer Zusammensetzung
eines In-Plane-Switching-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zeigt.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen externen Aufbau einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in Ausführungsbeispiel 4 zeigt.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen externen Aufbau einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in Ausführungsbeispiel 5 zeigt.
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen externen Aufbau einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in Ausführungsbeispiel 6 zeigt.
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15 ist
eine Draufsicht, die einen konkreten Aufbau eines Aktivmatrixpaneels
13 im Ausführungsbeispiel
6 zeigt.
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16 ist
ein Querschnitt auf Linien A-A und B-B in 15.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Ausführungsbeispiel
1)
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Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
wobei eine Oberfläche
zum Anzeigen eines Bilds so platziert ist, dass sie ungefähr eben
ist, wie in 1 gezeigt ist, ist als Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds im Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung
beschrieben.
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(1) Allgemeiner Aufbau der Flüssigkristallanzeigevorrichtung
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Diese
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist durch Laminieren einer Polarisationsfilterschicht 11,
eines Aktivmatrixpaneels 13, das nachfolgend mit einer
transparenten Pixelelektrode 24 auf einem Glassubstrat 12 detailliert
beschrieben ist, einer Flüssigkristallschicht 14,
einem gegenüberliegenden
Glassubstrat 16 mit einer transparenten Gegenelektrode 15 und
einer Polarisationsfilterschicht 17 zusammengesetzt. Eine
Hintergrundbeleuchtung 19 ist über der Polarisationsfilterschicht 17 vorgesehen.
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Wenn
diese Flüssigkristallanzeigevorrichtung
bei der Vorrichtung, wie zum Beispiel einem PC, angewendet wird,
wobei eine Anzeigeoberfläche
eines Bilds schräg
steht, kann eine Originalführung,
wobei die Form seines Querschnitts L-förmig ist, vierseitig mit Fehlem
einer Seite und linear ist, im Umfangsteil des Bildanzeigefelds
vorgesehen sein, und während
das Bild gelesen wird, kann sich die Anzeigeoberfläche umdrehen,
um ungefähr
eben zu sein, wie in 1 gezeigt ist.
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Die
oben genannte Flüssigkristallschicht 14 wird
durch Abdichten eines verdreht-nematischen Flüssigkristalls mit einem rechten
Winkel in einer vorgegebenen Lücke
zwischen dem Aktivmatrixpaneel 13 und der transparenten
Gegenelektrode 15 gebildet. Durch Verwenden eines Flüssigkristalls
mit einer negativen dielektrischen konstanten Anisotropie als solchem
Flüssigkristall,
sowie Anordnen der Polarisationsfilterschicht 11 und der
Polarisationsfilterschicht 17 in einer solchen Richtung
(gekreuzte Nicol-Prismen), dass eine Polarisationsrichtung einer
der Polarisationsfilterschichten und eine Ausrichtungsrichtung des
Flüssigkristalls
zueinander parallel sind, und Polarisationsrichtungen der beiden
Polarisationsfilterschichten 11 und 17 senkrecht
zueinander sind, ist die Flüssigkristallschicht 14 (für weitere
Details die Polarisationsfilterschichten 11, 17 und
die Flüssigkristallschicht 14)
zusammengesetzt, um unter der Wirkung eines elektrischen Felds einen
Transmissionszustand aufzuweisen.
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Die
transparente Gegenelektrode 15 wird dazu bestimmt, um ein
vorgegebenes elektrisches Potential Vp aufzuweisen, und das elektrische
Potential Vp kann in jeder horizontalen Abtastzeitspanne oder jeder
Feldzeitspanne umgekehrt werden, so dass die Ansteuerungsspannung
reduziert wird.
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Verschiedene
Arten, wie zum Beispiel ein Kontakttyp und ein Kapazitätstyps sind
bei der Berührungspaneeleinheit 19 anwendbar.
Obwohl diese Berührungspaneeleinheit 19 nicht
notwendigerweise bereitgestellt sein muss, kann durch Bereitstellen
dieser Berührungspaneeleinheit
das Auflegen eines Originals bestätigt werden und zusätzlich kann
das Lesen eines Bilds automatisch gestartet werden, wenn das Auflegen
des Originals erfasst ist und Bilddaten, die der Größe entsprechen,
können
durch Erfassen der Größe des aufgelegten Originals
erhalten werden.
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(2) Aufbau eines Schaltkreises, der auf
dem Aktivmatrixpaneel 13 gebildet ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind ein Anzeige- und Leseteil 21,
ein Treiberschaltkreisteil 31, das an dessen Umfang angeordnet
ist, und ein Steuerungsteil 71 zum Steuern des Betriebs
des Treiberschaltkreisteils 31 und der Hintergrundbeleuchtung 18 auf
dem Aktivmatrixpaneel 13 vorgesehen. Das Steuerungsteil 71 kann
außerhalb
des Aktivmatrixpaneels 13 vorgesehen sein.
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Eine
Sourceleitung 22 und eine Gateleitung 23 sind
in zueinander senkrechten Richtungen in dem Anzeige- und Leseteil 21 vorgesehen.
Die transparente Pixelelektrode 24, eine Photodiode 25,
ein TFT(L) 26 für die
transparente Pixelelektrode 24 und ein TFT(D) 27 für die Photodiode 25 sind
entsprechend an jedem Kreuzungsabschnitt der Sourceleitung 22 und
der Gateleitung 23 vorgesehen.
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Der
TFT(L) 26 ist als TFT mit einem n-Kanal gebildet, während der
TFT(D) 27 als TFT mit einem p-Kanal gebildet ist. Das heißt, jeder
davon kann unabhängig
in einen EIN-Zustand gesteuert werden, indem eine positive Spannung
VL oder eine negative Spannung VD auf die Gateleitung 23 aufgeprägt wird.
Obwohl jede Polarität
des TFT(L) 26 und des TFT(D) 27 umgedreht sein
kann, erleichtert das Ausbilden des TFT(L) 26, der mit
der transparenten Pixelelektrode 24 gekoppelt ist, als
TFT mit einem n-Kanal im Allgemeinen eine hohe Anzeigerate.
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Sourceelektroden 26a und 27a der
oben genannten TFT(L) 26 und TFT(D) 27 sind mit
der Sourceleitung 22 gekoppelt, und Gateelektroden 26b und 27b sind
mit der Gateleitung 23 gekoppelt.
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Eine
Drainelektrode 26c des TFT(L) 26 ist mit der transparenten
Pixelelektrode 24 gekoppelt, während eine Drainelektrode 27c des
TFT(D) 27 mit einer Kathodenseite der Photodiode 25 gekoppelt
ist. Eine Anodenseite der Photodiode 25 ist durch eine
Lichtabschirmelektrode 28 geerdet. Das heißt, die
Photodiode 25 ist so gekoppelt, dass eine Sperrspannung
aufgeprägt
werden kann.
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Um
die Verbesserung der Qualität
eines Anzeigebilds zu beabsichtigen, können Kapazitäten parallel zu
der transparenten Pixelelektrode 24 und der transparenten
Gegenelektrode 15 vorgesehen sein, und eine Kapazität kann zwischen
jeder Pixelelektrode 24 und der Gateleitung benachbarter
Pixel gehalten werden.
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Ein
Schieberegister 32, ein TFT-Steuerungsschaltkreis 33,
ein Schieberegister 34, ein Ladungsspannungs-Ausgabeschaltkreis 35 und
ein Leseschaltkreis 36 sind in dem Treiberschaltkreisteil 31 vorgesehen. Das
Schieberegister 32 synchronisiert einen Puls eines vertikalen
Synchronisationssignals Vsynk, das einmal in jeder vertikalen Abtastzeitspanne
eingegeben wird, mit einem horizontalen Synchronisationssignal Hsynk, das
ein vertikaler Takt ist, und verschiebt den Puls sequenziell und
gibt ihn als Taktsignal an den TFT-Steuerungsschaltkreis 33 aus.
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Der
TFT-Steuerungsschaltkreis 33 gibt gemäß dem oben genannten Taktsignal
und einem TFT-Auswahlsignal zum Richten einer Auswahl auf den TFT(L) 26 oder
den TFT(D) 27, nacheinander einen Ansteuerungspuls mit
einer Gatespannung Vg mit der Spannung von VL (positiv) oder VD
(negativ) an jede Gateleitung 23 aus, und führt den
TFT(L) 26 und den TFT(D) 27 an jeder horizontalen
Abtastleitung über
in einen EIN-Zustand.
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Das
Schieberegister 34 synchronisiert einen Puls eines horizontalen
Synchronisationssignals Hsynk, das einmal in jeder horizontalen
Abtastzeitspanne eingegeben ist, mit einem horizontalen Takt Hck
und verschiebt ein Taktsignal zum Aufnehmen von Anzeigebilddaten
von jedem Pixel und Ausgeben gelesener Bilddaten an den Ladungsspannungs-Ausgabeschaltkreis 35 und
den Leseschaltkreis 36 sequenziell und gibt es aus.
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Der
Ladungsspannungs-Ausgabeschaltkreis 35 ist aus einem Zeilenspeicher 35a und
einem D/A-Wandler (einem Digital-Analog-Wandler) 35b zusammengesetzt.
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Der
oben genannte Zeilenspeicher 35a ist so zusammengesetzt,
dass Anzeigebilddaten von jedem Pixel für eine horizontale Abtastleitung
gemäß dem Taktsignal
von dem Schieberegister 34 gehalten werden.
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Der
D/A-Wandler 35b ist so zusammengesetzt, dass eine Sourcespannung
Vs (zum Beispiel 0-6 V) gemäß den Anzeigebilddaten,
die in dem Zeilenspeicher 35a gehalten sind, an die Sourceleitung 2 ausgegeben
wird und eine vorgegebene elektrische Ladung zwischen der transparenten
Pixelelektrode 24 und der transparenten Gegenelektrode 15 oder
in der Photodiode 25 gehalten wird.
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Währenddessen
ist der Leseschaltkreis 36 aus einem A/D-Wandler (einem
Analog-Digital-Wandler) 36a und einem Zeilenspeicher 36b zusammengesetzt.
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Der
A/D-Wandler 36a ist mit der Sourceleitung 22 gekoppelt
und erfasst ein Belichten der Photodiode 25 durch von einem
Original reflektiertes Licht und gibt von jedem Pixel gelesene Bilddaten
aus. Für
weitere Details, nachdem die elektrische Ladung, die in der Photodiode 25 durch
eine vorgegebene Spannung (zum Beispiel 5-6 V) gespeichert ist, die von dem D/A-Wandler 23b im
Vorhinein ausgegeben ist, durch die Belichtung durch von dem Original
reflektiertes Licht entladen ist, erfasst der Wandler die Menge
der elektrischen Ladung, die für
das erneute Aufladen notwendig ist, während die entladene elektrische
Ladung erneut aufgeladen wird, und gibt entsprechend digitale Daten
aus. Die Spannung an beiden Enden der Photodiode 25 nach dem
Entladen kann, wie oben beschrieben, erfasst werden, genauso wie
somit die Menge der elektrischen Ladung erfasst wird, die für das erneute
Auffüllen
der elektrischen Ladung notwendig ist.
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Der
Zeilenspeicher 36b hält
die gelesenen Bilddaten von jedem Pixel für eine horizontale Abtastleitung,
die von dem A/D-Wandler 36a ausgegeben ist, für die entsprechende
Zeit und gibt gemäß dem Taktsignal von
dem Schieberegister 34 sequenziell aus.
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(3) Ein konkreter Aufbau und ein Herstellungsverfahren
des Aktivmatrixpaneels 13
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Das
Aktivmatrixpaneel 13, wie in 3 und 4 gezeigt,
ist in der Anordnung der transparenten Pixelelektrode 24,
der Photodiode 25, des TFT(L) 26 und des TFT(D) 27 auf
dem Glassubstrat 12 gebildet.
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Die
oben genannte Photodiode 25 ist aus Halbleiterschichten 25a und 25b zusammengesetzt.
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Der
TFT(L) 26 und der TFT(D) 27 sind aus den Sourceelektroden 26a und 27a,
den Gateelektroden 26b und 27b, den Drainelektroden 26c und 27c,
Halbleiterschichten 26d und 27d, ohmschen Schichten 26e und 27e und
einer Gateisolationsschicht 43 gebildet. In 3 ist
die Gateisolationsschicht 43 aus Gründen der Vereinfachung weggelassen.
Die oben genannten Sourceelektroden 26a und 27a,
und die oben genannten Gateelektroden 26b und 27b sind
aus hervorstehenden Teilen gebildet, die jeweils auf der Sourceleitung 22 und
der Gateleitung 23 gebildet sind.
-
Das
Aktivmatrixpaneel 13 ist, wie oben beschrieben, wie in 5 gezeigt
hergestellt.
- (a) Eine Chromschicht 41 mit
einer Dicke von 100 nm wird auf das Glassubstrat 12 durch
ein Sputterverfahren aufgetragen.
- (b) Die oben genannte Chromschicht 41 wird durch Ätzen strukturiert
und die Gateelektroden 26b und 27b und die Lichtabschirmelektrode 28 werden
gebildet. Die oben genannten Gateelektroden 26b und 27b bilden
die Gateleitung 23 in einem Kreuzungsabschnitt, der nicht
in den Figuren gezeigt ist. Die Lichtabschirmelektrode 28 bildet
eine Verdrahtungsstruktur an der Anodenseite der Photodiode 25.
- (c) Eine ITO-Schicht 42, die eine transparente Elektrode
mit einer Dicke von 100 nm ist, wird durch ein Sputterverfahren
auf das Glassubstrat 12 aufgetragen.
- (d) Die ITO-Schicht 42 wird durch Ätzen strukturiert und die transparente
Pixelelektrode 24 wird gebildet.
- (e) Nachdem die Gateisolationsschicht 43 mit der Dicke
von 400 nm, die aus SiNx (zum Beispiel Si2N4) oder SiO2 gebildet
ist, durch ein Plasma-CVD-Verfahren aufgetragen wurde, werden der
Teil über
der Lichtabschirmelektrode 28 und der Teil über einem
Kontaktteil 24a mit der Drainelektrode 26c in
der transparenten Pixelelektrode 24 durch Ätzen entfernt.
- (f) Nachdem eine amorphe Siliziumschicht (a-Si) mit der Dicke
von 100 nm durch ein Plasma-CVD-Verfahren aufgetragen wurde, und
eine polykristalline Siliziumschicht (p-Si) durch Kristallisation
mit einem Exzimer-Laser gebildet wurde, wird die Schicht durch Ätzen strukturiert
und die Halbleiterschichten 26d und 27d für den TFT(L) 26 und
den TFT(D) 27 und die Halbleiterschicht 25a für die Photodiode 25 werden
gebildet.
Die oben genannte Halbleiterschicht 26d wird
als n-Kanal durch Injizieren von Störstellen, wie zum Beispiel Phosphor,
durch das Verfahren der Ionen-Implantation oder der Ionen-Dusche
gebildet, während
die Halbleiterschicht 27d und die Halbleiterschicht 25a als
p-Kanal durch Injizieren von Störstellen,
wie zum Beispiel Bor, ausgebildet werden. In diesem Fall können die
Halbleiterschicht 26d mit einem n-Kanal und die Halbleiterschicht 27d und
die Halbleiterschicht 25a mit einem p-Kanal separat mittels
zwei Anwendungen hergestellt werden, anstatt einem selektiven Injizieren
der Störstellen.
- (g) Wie die oben genannten Halbleiterschichten 26d, 27d und 25a werden
die ohmschen Schichten 26e und 27e mit der Dicke
von 50 nm auf einem Sourcefeld und einem Drainfeld in den Halbleiterschichten 26d und 27d gebildet.
Die Photodiode 25 wird durch das Bilden der ohmschen Kontaktschicht 25b aus
p-Si mit n+ auf der Halbleiterschicht 25a gebildet.
- (h) Nachdem eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 700 nm
durch ein Sputterverfahren aufgetragen wurde, wird die Schicht durch Ätzen strukturiert
und der TFT(L) 26 und der TFT(D) 27 werden beim
Bilden der Sourceelektroden 26a und 27a und der
Drainelektroden 26c und 27c gebildet.
-
Die
oben genannten Sourceelektroden 26a und 27a bilden
die Sourceleitung 22 in einem Querschnitt, der nicht in
den Figuren gezeigt ist. Die Drainelektrode 26c des TFT(L) 26 ist
mit dem Kontaktteil 26a in der oben genannten transparenten
Pixelelektrode 24 gekoppelt, während die Drainelektrode 27c des
TFT(D) 27 mit der ohmschen Schicht 25b der Photodiode 25 gekoppelt
ist.
-
Zuletzt
wird eine Passivierungsschicht 44 auf der Sourceelektrode 26a,
der Drainelektrode 26c, der Halbleiterschicht 26d und ähnlichem
gebildet.
-
Bei
dem oben genannten Herstellungsverfahren ist hauptsächlich der
Anzeige- und Leseteil 21 beschrieben.
In dem Fall des Verwendens des polykristallinen Siliziumprozesses,
wie oben beschrieben, können insbesondere
Transistoren und eine Verdrahtung, die den Treiberschaltkreisteil 31 bildet,
leicht zur gleichen Zeit in dem gleichen Prozess hergestellt werden.
Währenddessen
kann im Fall des Verwendens der amorphen Siliziumprozesses der Treiberschaltkreisteil 31 bei
dem direkten Bereitstellen eines Treiber-ICs auf dem Glassubstrat 12 oder
bei dem Bereitstellen eines anderen Substrats, indem eine flexible
Struktur verwendet wird, gebildet werden.
-
(4) Der Betrieb während des Anzeigens eines Bilds
-
Nachdem
der Puls des horizontalen Synchronisationssignals Hsynk in das Schieberegister
eingegeben wurde, wird der Puls mit dem horizontalen Takt Hck synchronisiert
und die Anzeigebilddaten jedes Pixels werden in den Zeilenspeicher 35a eingegeben
und der Zeilenspeicher 35a hält die Anzeigebilddaten für eine horizontale
Abtastleitung sequenziell und der D/A-Wandler 35b gibt
die Spannung gemäß allen
Anzeigebilddaten an jede Sourceleitung 22 aus.
-
Nachdem
der Puls des vertikalen Synchronisationssignals Vsynk in das Schieberegister
eingegeben wurde, wird der vertikale Takt Vck (das horizontale Synchronisationssignal
Hsynk) eingegeben und das TFT-Auswahlsignal zum Richten der Auswahl
des TFT(L) 26 wird in den TFT-Steuerungsschaltkreis 33 eingegeben
und der TFT-Steuerungsschaltkreis 33 gibt den Ansteuerungspuls
mit der Spannung VL (positiv) entsprechend der ersten horizontalen
Abtastleitung an die Gateleitung 23 aus.
-
Dann
wird jeder TFT(L) 26, der mit der oben genannten Gateleitung 23 gekoppelt
ist, in den EIN-Zustand überführt und
ein elektrisches Feld wird durch Speichern einer elektrischen Ladung
gemäß der Spannung,
die von dem D/A-Wandler 36b ausgegeben wird, zwischen jeder
transparenten Pixelelektrode 24 und jeder transparenten
Gegenelektrode 15 gebildet. Das heißt, die Flüssigkristallschicht 14,
die jeder transparenten Pixelelektrode 24 entspricht, dreht
eine Polarisationsebene von Licht von der Hintergrundbeleuchtung 18 und
wird in einen Durchlasszustand mit einer Helligkeit gemäß allen
Anzeigebilddaten überführt. Dieser
Zustand wird gehalten, bis der Ansteuerungspuls wieder auf die gleiche
Gateleitung 23 in dem nächsten
Feld aufgeprägt
wird.
-
Wie
oben beschrieben wird, kann die Spannung gemäß den Anzeigebilddaten mit
dem horizontalen Takt Hcd synchronisiert sein und sequenziell an
jedes Pixel in einer horizontalen Abtastleitung ausgegeben werden,
ohne gleichzeitig an jede Sourceleitung 22 ausgegeben zu
werden.
-
Das
Bild für
einen Schirm wird angezeigt, indem ein ähnlicher Betrieb auf jeder
horizontalen Abtastleitung jedesmal durchgeführt wird, wenn das horizontale
Synchronisationssignal Hsynk eingegeben wird.
-
(5) Der Betrieb während des Lesens eines Bilds
-
Wenn
ein Original auf die Flüssigkristallanzeigevorrichtung
eingegeben wird und ein Bildleseschalter, der in den Figuren nicht
gezeigt ist, in einem solchen Zustand betätigt wird, dass das Auflegen
des Originals von der Berührungspaneeleinheit
19 erfasst
wird, wird das Lesen eines Originalbilds wie in der folgenden Tabelle
1A und unten gezeigt, ausgeführt. Tabelle 1A
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichten | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VL(+) | VD(-) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | AUS | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsLmax | VsD | - | - |
Flüssigkristallschicht 14 | zufällig -> Durchlass | Durchlass | Durchlass | Durchlass |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
- (a) Die Flüssigkristallschicht 14,
die allen Pixeln entspricht, wird durch den gleichen Vorgang wie
beim Anzeigen des Bilds, der oben beschrieben ist, in einen Durchlasszustand
gebracht.
Das heißt,
das TFT-Auswahlsignal zum Richten der Auswahl des TFT(L) 26 wird
in den TFT-Steuerungsschaltkreis 33 eingegeben und der
TFT(L) 26 wird in den EIN-Zustand gebracht, indem die Gatespannung Vg
= VL (positiv) von dem TFT-Steuerungsschaltkreis 33 an
die Gateleitung 23 ausgegeben wird, und die Sourcespannung
Vs = VsLmax, die der maximalen Helligkeit entspricht, wird von dem
D/A-Wandler 35b an die Sourceleitung 22 ausgegeben
und die elektrische Ladung wird zwischen der transparenten Pixelelektrode 24 und
der transparenten Gegenelektrode 15 gespeichert und die
Flüssigkristallschicht 14 wird
in einen Durchlasszustand gebracht.
- (b) Eine vorgegebene elektrische Ladung wird von dem Vorgang
in der Photodiode 25 gespeichert, wobei die Gatespannung
Vg und die Sourcespannung Vs sich vom Anzeigen des Bilds unterscheiden,
das oben beschrieben ist.
-
Das
heißt,
das TFT-Auswahlsignal zum Richten der Auswahl des TFT(D) 27 wird
in den TFT-Steuerungsschaltkreis 33 eingegeben, und der
TFT(D) 27 wird in den EIN-Zustand gebracht, indem die Gatespannung
Vg = VD (negativ) von dem TFT- Steuerungsschaltkreis 33 an
die Gateleitung 23 ausgegeben wird, und die Daten, die
der vorgegebenen Sourcespannung Vs = VsD zum Aufprägen auf
die Photodiode 25 entsprechen, werden in den Zeilenspeicher 35a als
Anzeigebilddaten eingegeben und die oben genannte vorgegebene Sourcespannung
Vs = VsD wird von dem D/A-Wandler 35b an
die Sourceleitung 22 ausgegeben. Dann wird die Photodiode 25 in
den aufgeprägten
Zustand der Sperrspannung gebracht, wobei die vorgegebene elektrische
Ladung gespeichert wird.
-
Die
Hintergrundbeleuchtung 18 wird wenigstens zu diesem Zeitpunkt
ausgeschaltet.
- (c) Wenn die Hintergrundbeleuchtung 18 für eine vorgegebene
Zeit eingeschaltet wird, wird das von der Hintergrundbeleuchtung 18 emittierte
Licht durch die Flüssigkristallschicht 14 hindurch
auf ein Original eingestrahlt und die Photodiode 25 wird
mit dem reflektierten Licht beleuchtet.
- Dann wird die elektrische Ladung, die die gespeicherte elektrische
Ladung auslöscht,
in der Photodiode 25 gemäß der Menge von eingetretenem
Licht erzeugt, und die Menge der gespeicherten elektrischen Ladung verringert
sich. Das heißt,
mehr Menge der gespeicherten elektrischen Ladung verringert sich
in dem Ausmaß mit
einer höheren
Helligkeit (geringeren Dichte) eines Originalbilds, während weniger
Menge der gespeicherten elektrischen Ladung sich in dem Ausmaß mit einer
geringeren Helligkeit (höheren
Dichte) verringert.
- (d) Nachdem die Hintergrundbeleuchtung 18, wie oben
genannt (b), ausgeschaltet ist, wird die Gatespannung Vg = VD (negativ)
von dem TFT-Steuerungsschaltkreis 33 an
die Gateleitung 23 ausgegeben und der TFT(D) 27 wird
in den EIN-Zustand gebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgang
des D/A-Wandlers 35b in
dem Ladungsspannungs-Ausgabeschaltkreis 35 in einem Zustand
mit hohem Widerstand gehalten.
-
Dann
gibt der A/D-Wandler 36a die gelesenen Bilddaten gemäß der sich
verringernden Menge der gespeicherten elektrischen Ladung in der
Photodiode 25 an den Zeilenspeicher 36b aus und
der Zeilenspeicher 36b hält die gelesenen Bilddaten von
jedem Pixel für
eine horizontale Abtastleitung für
die entsprechende Zeit und gibt die oben genannten gelesenen Bilddaten
sequenziell gemäß dem Taktsignal
von dem Schieberegister 34 aus.
-
In
dem oben genannten Beispiel wird angezeigt, dass die Flüssigkristallschicht 14 unter
der Wirkung eines elektrischen Felds in den Durchlasszustand gebracht
wird, indem der Flüssigkristall
mit einer negativen anisotropen Dielektrizitätskonstante als Flüssigkristallschicht 14 verwendet
wird, sowie die Polarisationsfilterschicht 11 und die Polarisationsfilterschicht 17 in
einer solchen Richtung (gekreuzte Nicols-Prismen) angeordnet werden,
dass die Polarisationsrichtung von einer der Polarisationsfilterschichten
und die Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls zueinander parallel
sind und die Polarisationsrichtungen von beiden Polarisationsfilterschichten 11 und 17 zueinander
senkrecht sind, und es ist ähnlich,
einen Flüssigkristall
mit einer positiven anisotropen Dielektrizitätskonstanten zu verwenden,
sowie die Polarisationsfilterschicht 11 und die Polarisationsfilterschicht 17 in
solcher Richtung (parallele Nicols-Prismen) anzuordnen, dass eine
Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristalls
und Polarisationsrichtungen beider Polarisationsfilterschichten 11 und 17 zueinander
parallel sind.
-
Folglich
ist es auch möglich,
die Spannung VsLmax, die auf die transparente Pixelelektrode 24 aufgeprägt ist,
und die Spannung VD, die auf die Photodiode 25 aufgeprägt ist,
auszugleichen, wenn die Flüssigkristallschicht 14 so
gebildet ist, dass sie unter der Wirkung eines elektrischen Felds
im Durchlasszustand ist, und insbesondere ist es ein Vorteil, dass
die Vereinfachung der Schaltkreise durch eine Reduzierung der Spannungsversorgungs-Arten
erleichtert wird, wenn diese Sourcespannungen Vs direkt von einer
vorgegebenen Spannungsversorgung angelegt sind, die nicht von dem
D/A-Wandler 35b abhängt.
-
Währenddessen
kann ein verdreht-nematischer Flüssigkristall
mit einem rechten Winkel mit einer negativen Anisotrope der Dielektrizitätskonstante
genauso wie die Polarisationsfilterschicht 11 verwendet
werden, und die Polarisationsfilterschicht 17 kann in so
einer Richtung (parallele Nicols-Prismen) angeordnet sein, dass
die Polarisationsrichtungen parallel sind oder ein Flüssigkristall
mit einer positiven Anisotropie der Dielektrizitätskonstante kann genauso wie
die Polarisationsfilterschicht 11 verwendet werden und
die Polarisationsfilterschicht 17 kann in einer solchen
Richtung angeordnet sein (gekreuzte Nicols-Prismen), dass die Polarisationsrichtungen
senkrecht zueinander sind. Das heißt, in diesem Fall wird es
vorgezogen, Vs = VsLmin anstelle der oben genannten Sourcespannung
Vs = VsLmax aufzuprägen
und gespeicherte Ladung zwischen der transparenten Pixelelektrode 24 und
der transparenten Gegenelektrode 15 zu entladen, da die
Flüssigkristallschicht 14 unter
der Wirkung eines elektrischen Felds in einen Durchlasszustand gebracht
ist.
-
Obwohl
beispielhaft ausgeführt
ist, dass die Hintergrundbeleuchtung 18 außer bei
der Gelegenheit der Belichtung ausgeschaltet ist, kann die Hintergrundbeleuchtung 18 auch
in dem Zustand des Einschaltens eingeschaltet bleiben, wenn genügend elektrische
Ladung in der Photodiode 25 gespeichert werden kann. Jedoch
ist es in diesem Zustand notwendig, die Belichtungszeit jeder Photodiode 25 auszugleichen,
indem das Auslesen ausgeführt
wird oder die Flüssigkristallschicht 14 in
einen Abschirmzustand für
die Zeit gebracht wird, die auf einer gleichen Verzögerungszeit
von dem Zeitpunkt an, wenn jeder TFT(D) 27 in den AUS-Zustand
gebracht ist, da eine Entladung anfängt, sobald jeder TFT(D) 27 in
den AUS-Zustand gebracht ist. Trotzdem wird die genaue Steuerung
der Belichtungszeit im Vergleich zu dem Fall des Ein- und Ausschaltens
der Hintergrundbeleuchtung 18 erleichtert.
-
Ferner
kann, wie in der folgenden Tabelle 2A gezeigt, die Flüssigkristallschicht
14 in
einen Durchlasszustand gebracht werden, nachdem eine elektrische
Ladung in der Photodiode
25 gespeichert wurde. Auch in diesem
Fall kann die Hintergrundbeleuchtung
18 eingeschaltet bleiben,
wenn der Effekt des Bringens der Flüssigkristallschicht
14 in
einen Abschirmzustand zufriedenstellend ist. Jedoch ist es in diesem
Fall notwendig, wie oben beschrieben, die Belichtungszeit von jeder
Photodiode auszugleichen. Währenddessen
ist es nicht immer notwendig, die Flüssigkristallschicht
14 in
dem Abschirmzustand zu halten, wenn die elektrische Ladung in der
Photodiode
25 gespeichert wird, wenn eine elektrische Ladung
in der Photodiode
25 in dem Zustand des Ausschaltens der
Hintergrundbeleuchtung
18 gespeichert wird, und es wenig
Einfluss von durchgelassenen Licht durch die Rückseite eines aufgelegten Originals
gibt, wie in Tabelle 2A gezeigt ist. Tabelle 2A
| Photodiodenladung | Pixelelektrodenladung | Belichten | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VD(-) | VL(+) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | AUS | EIN | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | EIN | AUS | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsD | VsLmax | - | - |
Flüssigkristallschicht 14 | Abschirmen | Durchlass | Durchlass | Durchlass |
Hintergrundbeleuchtung 18 | Ausschalten | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
-
Jedes
der oben genannten Aufbaumaterialien, die Reihenfolge jedes Schritts
in einem Herstellungsprozess, Prozessbedingungen und ähnliches
sind bloße
Beispiele und die Ausführungsform
ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.
-
(Variantenbeispiel von Ausführungsbeispiel
1)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds, wobei das Übersprechen
reduziert sein kann und die Leseauflösung eines Bilds verbessert
sein kann, da das Licht von benachbarten Pixeln niemals einfällt, indem
das Licht der Hintergrundbeleuchtung 18 auf ein Original
an jedem einzelnen Pixel oder jedem Satz von Pixeln, die nicht einander
benachbart sind, einfällt,
und Lesen eines Originalbilds ist als Variantenbeispiel des oben
genannten Ausführungsbeispiels
1 beschrieben.
-
Das
heißt,
obwohl in Ausführungsbeispiel
1 beispielhaft dargestellt ist, dass das Lesen der Bilddaten ausgeführt wird,
indem ein Kreisvorgang, der das Speichern einer elektrischen Ladung
in der Photodiode 25 und das Belichten der Photodiode 25 und
das Ausgeben der Bilddaten aufweist, ausgeführt wird, können die Bilddaten gelesen
werden, indem der Vorgang in dem oben genannten Kreisprozess in
jedem Pixel wiederholt wird. In dem vorigen Fall wird, da das Lesen
der Bilddaten durch den Vorgang in einem Kreisvorgang ausgeführt wird,
wie oben beschrieben, eine hohe Leserate erreicht, während in
dem letzteren Fall, da das Licht von der Hintergrundbeleuchtung 18 auf
ein Original in jedem Pixel eingestrahlt wird, das Übersprechen
verhindert wird, das verursacht ist, da reflektiertes Licht von
im Original daneben liegenden Pixeln in die Photodiode 25 eintritt
und dadurch wird eine hohe Auflösung
leicht erreicht. Die Bilddaten können
gelesen werden, indem der Vorgang in dem oben genannten Kreisprozess
in den Pixeln einer Leitung entlang einer Sourceleitung 22 (oder Gateleitung 23)
wiederholt wird. In diesem Fall kann die Auflösung um einen gewissen Betrag
gesteigert werden und die Leserate kann vergleichbar beschleunigt
werden, da das Übersprechen
in der Richtung verhindert wird, die vertikal zu der oben genannten
Sourceleitung 22 (oder Gateleitung 23) ist. Ferner
kann eine hohe Auflösung
und eine hohe Leserate beabsichtigt werden, indem der Vorgang in
dem oben genannten Kreisprozess für alle drei oder mehr Pixel
wiederholt wird, oder für
jedes der Pixel auf jeder zweiten Leitung.
-
Diese
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist ähnlich
zu Ausführungsbeispiel
1 gebildet und unterscheidet sich hauptsächlich in dem Steuerungsvorgang
des Steuerungsteils 71 während ein Bild gelesen wird.
Der Vorgang während
des Lesens des Bilds ist unten beschrieben. Eine detaillierte Beschreibung
mit Bezug auf die Komponenten mit der gleichen Funktion wie in dem
oben genannten Ausführungsbeispiel
1 wird nachstehend weggelassen, wobei die gleichen Bezugszeichen
diesen Komponenten hinzugefügt
sind.
-
Wenn
ein Original auf die Flüssigkristallanzeigevorrichtung
aufgelegt wird und ein Bildleseschalter, der in den Figuren nicht
gezeigt ist, in so einen Zustand betätigt wird, dass das Auflegen
des Originals von der Berührungspaneeleinheit
19 erfasst
wird, wird das Lesen eines Originalbilds wie in der folgenden Tabelle
1B und nachstehend gezeigt, ausgeführt. Tabelle 1B
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichten | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VL(+) | VD(-) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | AUS | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | Pixel
P1: VsLmax
Pixel P2: VsLmin | VsD | - | - |
Flüssigkristallschicht 14 | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
- (a) Durch den gleichen Vorgang
wie beim Anzeigen eines Bilds im Ausführungsbeispiel 1, wie in 6(a) gezeigt, wird die Flüssigkristallschicht 14,
die jedem zweiten Pixel P1 vertikal und horizontal entspricht, in einen
Durchlasszustand gebracht, während
die Flüssigkristallschicht 14,
die einem Pixel P2 in der Nachbarschaft des Pixels P1 entspricht,
in einen Abschirmzustand gebracht wird.
Das heißt, das
TFT-Auswahlsignal zum Richten der Auswahl des TFT(L) 26 wird
in den TFT-Steuerungsschaltkreis 33 eingegeben, und jeder
TFT(L) 26 wird sequenziell in einen EIN-Zustand gebracht,
indem die Gatespannung Vg = VL (positiv) sequenziell von dem TFT-Steuerungsschaltkreis 33 an
jede Gateleitung 23 ausgegeben wird, und die Sourcespannung
Vs = VsLmax, die der maximalen Helligkeit mit Bezug auf das Pixel
P1 entspricht, und eine Sourcespannung Vs = VsLmin, die einer minimalen
Helligkeit mit Bezug auf das Pixel P2 entspricht, werden von dem
D/A-Wandler 35b an die Sourceleitung 22 synchron
mit der Ausgabe des oben genannten Gatespannung Vg ausgegeben, und
eine elektrische Ladung wird zwischen der transparenten Elektrode 24 und
der transparenten Gegenelektrode 15 gespeichert oder entladen
und nur die Flüssigkristallschicht 14 in
dem Pixel P1 wird in den Durchlasszustand gebracht.
- (b) Die vorgegebene elektrische Ladung wird durch den Vorgang
in der Photodiode 25 gespeichert, die dem Pixel P1 entspricht,
wobei die Gatespannung Vg und die Sourcespannung Vs unterschiedlich
vom Anzeigen des Bilds sind, welches oben beschrieben ist. Das heißt, das
TFT-Auswahlsignal zum Richten der Auswahl des TFT(D) 27 wird
in den TFT-Steuerungsschaltkreis 33 eingegeben, und der
TFT(D) 27 wird durch Ausgeben der Gatespannung Vg = VD (negativ)
von dem TFT-Steuerungsschaltkreis 33 an
die Gateleitung 23 in den EIN-Zustand gebracht, und die
Daten, die der vorgegebenen Sourcespannung Vs = VsD entsprechen,
zum Aufprägen
auf die Photodiode 25 werden in den Zeilenspeicher 35a eingegeben,
wenn die Anzeigebilddaten und die oben genannte vorgegebene Sourcespannung
Vs = VsD von dem D/A-Wandler 35b an die Sourceleitung 22 ausgegeben
wird. Dann wird die Photodiode 25 in den aufgeprägten Zustand
der Sperrspannung gebracht, wobei die vorgegebene elektrische Ladung
gespeichert wird.
-
Die
Hintergrundbeleuchtung 18 wird wenigstens zu diesem Zeitpunkt
ausgeschaltet.
-
Das
Vereinfachen der Steuerung kann beabsichtigt werden, indem die elektrische
Ladung in der Photodiode 25 gespeichert wird, die dem Pixel
P2 entspricht. Währenddessen
kann die Zeit zum Speichern der elektrischen Ladung verkürzt werden,
indem eine elektrische Ladung nur in dem Pixel P1 gespeichert wird.
In dem Letzteren, wird es für
weitere Details vorgezogen, zwei Schieberegister bereitzustellen,
wovon jedes mit den Gateleitungen 23 in der Reihenfolge
von ungeraden Zahlen oder geraden Zahlen gekoppelt sind, und an welche
vertikale Synchronisationssignale Vsynk mit der Phasenlücke von
einem halben Kreis eingegeben werden, während ein Bild angezeigt wird,
zum Beispiel anstelle des Schieberegisters 32, und zum
Eingeben eines vertikalen Synchronisationssignals Vsynk in nur eines
der Schieberegister, während
eine elektrische Ladung in der Photodiode 25 gespeichert
wird.
-
Wenn
die Hintergrundbeleuchtung 18 für eine vorgegebene Zeit eingeschaltet
ist, wird das von der Hintergrundbeleuchtung 18 emittierte
Licht auf ein Original durch nur die Flüssigkristallschicht 14 an
dem Pixel P1 hindurch bestrahlt, und die Photodiode 25 an
dem Pixel P1 wird von dem reflektierten Licht beleuchtet.
-
Dann
wird eine elektrische Ladung, die die gespeicherte Ladung auslöscht, in
der Photodiode 25 gemäß der Menge
an eingetretenem Licht erzeugt, und die Menge der gespeicherten
elektrischen Ladung verringert sich. Das heißt, mehr Menge der gespeicherten
elektrischen Ladung verringert sich in dem Ausmaß mit einer höheren Helligkeit
(niedrigeren Dichte) eines Originalbilds, während weniger Menge der gespeicherten elektrischen
Ladung sich in dem Ausmaß mit
einer niedrigeren Helligkeit (höhere
Dichte) verringert.
-
Wie
oben beschrieben ist, wird das Übersprechen
mit benachbarten Pixeln reduziert und die Auflösung wird verbessert, da das
reflektierte Licht von benachbarten Pixeln in einem Originalbild
niemals in die Photodiode 25 eintritt, indem das von der
Hintergrundbeleuchtung emittierte Licht auf das Original nur durch die
Flüssigkristallschicht 14 in
dem Pixel P1 eingestrahlt wird.
- (d) Nachdem
die Hintergrundbeleuchtung 18 ausgeschaltet ist, wie in
dem oben genannten (b), wird die Gatespannung Vg = VD (negativ)
von dem TFT-Steuerungsschaltkreis 33 an
die Gateleitung 23 ausgegeben, und der TFT(D) 27 wird
in den EIN-Zustand gebracht. Gleichzeitig wird der Ausgang des D/A-Wandlers 35b in
dem Ladungsspannungs-Ausgabeschaltkreis 35 in einem Zustand
mit hohem Widerstand gehalten.
-
Dann
gibt der A/D-Wandler 36a die gelesenen Bilddaten gemäß der abnehmenden
Menge der gespeicherten elektrischen Ladung in der Photodiode 25 an
den Zeilenspeicher 36b aus, und der Zeilenspeicher 36b hält die gelesenen
Bilddaten von jedem Pixel für
eine horizontal Abtastleitung und gibt die oben genannten gelesenen
Bilddaten sequenziell gemäß dem Taktsignal
von dem Schieberegister 34 aus.
-
Unbestimmte
Bilddaten werden mit Bezug auf das Pixel P2 ausgegeben. Jedoch können Bilddaten
an alle Pixel ausgegeben werden und nur Bilddaten in dem Pixel P1
können
durch eine spätere
Datenverarbeitung extrahiert werden, der Ansteuerungspuls kann von
dem TFT-Steuerungsschaltkreis 33 nur an die Gateleitung 23 ausgegeben
werden, die dem Pixel P1 entspricht, und eine A/D-Wandlung und das
Aufrechterhalten und das Ausgeben von Bilddaten kann selektiv in
dem Leseschaltkreis 36 nur mit Bezug auf das Pixel P1 ausgeführt werden.
- (e) Das Lesen eines Originalbilds in allen
Pixeln wird ausgeführt,
indem der oben genannte Vorgang (a)-(d) an jedem von drei Pixeln
wiederholt wird, die dem Pixel P1 benachbart sind.
-
Obwohl
es in dem oben genannten Beispiel angezeigt ist, dass das Originalbild
an jeder Menge von jedem zweiten Pixel P1 gelesen wird, wie in 6(a) gezeigt ist, kann das Übersprechen
von benachbarten Pixeln weiter reduziert werden, indem an jeder
Menge von jedem dritten oder mehr Pixeln P1 gelesen wird, wie in 6(b) gezeigt ist, zum Beispiel gemäß der Pixeldichte.
Der Lesevorgang kann in jedem Pixel P1 wiederholt werden, wie in 6(c) gezeigt ist. In diesem Fall dauert
es etwas länger,
das gesamte Originalbild zu lesen, wegen mehr Wiederholungen des Lesevorgangs,
jedoch kann die Auflösung
leicht mit Gewißheit
erhöht werden,
indem hauptsächlich
das Übersprechen,
auch in dem Fall einer hohen Pixeldichte, mit anderen Pixeln verhindert
wird. Ferner kann der Lesevorgang in jedem Satz von Pixeln für eine Leitung
entlang einer Sourceleitung 22 oder Gateleitung 23 ausgeführt werden,
wie in den 6(d)(e) gezeigt ist, und
der Lesevorgang kann an jedem Pixelsatz für eine Mehrzahl von Leitungen
entlang jeder zweiten oder mehr Sourceleitungen 22 oder
Gateleitungen 23 ausgeführt
werden, wie in den 6(f)(g) gezeigt
ist. In diesen Fällen
kann die Auflösung
in einem gewissen Ausmaß erhöht werden
und die Leserate kann vergleichbar beschleunigt werden, da das Übersprechen
in einer Richtung verhindert ist, die vertikal zu der oben genannten
Sourceleitung 22 oder Gateleitung 23 ist.
-
Die
Flüssigkristallschicht
14 kann
in einen Durchlasszustand gebracht werden, nachdem eine elektrische
Ladung in der Photodiode
25 gespeichert wurde, wie in der
folgenden Tabelle 2B gezeigt wid, in jedem Satz von Pixeln, die
nicht einander benachbart sind. Tabelle 2B
| Photodiodenladung | Pixelelektrodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VD(-) | VL(+) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | AUS | EIN | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | EIN | AUS | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsD | Pixel
P1: VsLmax
Pixel P2: VsLmin | - | - |
Flüssigkristallschicht 14 | Pixel
P1: Abschirmung
Pixel P2: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung |
Hintergrundbeleuchtung 18 | Ausschalten | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
-
(Ausführungsbeispiel
2)
-
Ein
Beispiel mit einem TFT des aufgestapelten Typs, wobei die Gateelektroden 26b und 27b über den Halbleiterschichten 26d und 27d vorgesehen
sind, sowie der TFT(L) 26 und der TFT(D) 27 auf
der Lichtabschirmelektrode 28 gebildet sind, ist als ein
weiteres Beispiel des Aktivmatrixpaneels 13 beschrieben,
das eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds bildet.
-
Die
Lichtabschirmelektrode 28 ist auf dem Glassubstrat 12 gebildet,
wie in den 7 und 8 gezeigt
ist, und die Halbleiterschichten 26d und 27d des
TFT(L) 26 oder des TFT(D) 27 sind auf der Lichtabschirmelektrode 28 durch
eine Isolationsschicht 29 gebildet, die zum Beispiel aus
SiO2 gebildet ist. Die Halbleiterschicht 25a der
Photodiode 25 ist direkt auf der Lichtabschirmelektrode 28 gebildet,
wie in Ausführungsbeispiel 1,
und die Lichtabschirmelektrode 28 bildet eine Verdrahtungsstruktur
an der Anodenseite.
-
Die
ohmschen Schichten 26e und 27e, die Sourceelektroden 26a und 27a und
die Drainelektroden 26c und 27c sind über den
Halbleiterschichten 26d und 27d gebildet und die
Gateelektroden 26b und 27b sind durch die Gateisolationsschicht 43 hindurch
darauf gebildet.
-
Folglich
kann die Verringerung der Herstellungskosten leicht beabsichtigt
werden, da eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds in dem gleichen Prozess
wie eine herkömmliche
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
hergestellt werden kann, indem die Verdrahtungsstruktur der Photodiode 25 mit
der Lichtabschirmelektrode 28 gebildet wird.
-
(Ausführungsbeispiel
3)
-
Ein
Beispiel, wobei beide TFT(L) 26 und TFT(D) 27 als
TFTs mit n-Kanal gebildet sind, und eine Schwellenspannung VLO eines
Gates an dem TFT(L) 26 höher bestimmt ist als eine Schwellenspannung
VDO eines Gates an dem TFT(D) 27, wird beschrieben.
-
Das
heißt,
nur der TFT(D) 27 wird in den EIN-Zustand gebracht, wenn
die Gatespannung Vg, die VDO < Vg < VLO erfüllt, auf
die Gateleitung 23 aufgeprägt wird, während beide TFT(L) 26 und
TFT(D) 27 in den EIN-Zustand gebracht werden, wenn die
Gatespannung Vg, die VLO < Vg
erfüllt,
aufgeprägt
wird. Eine solche Bestimmung der Schwellenspannung kann durch verschiedene öffentlich
bekannte Mittel ausgeführt
werden. Zum Beispiel wird die Dichte gesteuert, während eine
Störstelle,
wie zum Beispiel Phosphor, in die Halbleiterschichten 26d und 27d injiziert
wird.
-
In
einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds, das die oben genannten
TFT(L)
26 und TFT(D)
27 aufweist, wird das Lesen
eines Originalbilds wie in der folgenden Tabelle 3A und unten gezeigt,
ausgeführt. Tabelle 3A
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VLO < Vg | VDO < Vg < VLO | Vg < VDO | VDO < Vg < VLO |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | (EIN) | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsLmax | VsD | - | - |
Flüssigkristallschicht 14 | zufällig -> Durchlass | Durchlass | Durchlass | Durchlass |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
- (a) Wenn die Gatespannung
Vg, die VLO < Vg
erfüllt,
an die Gateleitung 23 ausgegeben wird, wird der TFT(L) 26 in
einen EIN-Zustand gebracht, und mittels der Sourcespannung Vs =
VsLmax, die in diesem Moment an die Sourceleitung 22 ausgegeben
wird, wird elektrische Ladung zwischen der transparenten Pixelelektrode 24 und
der transparenten Gegenelektrode 15 gespeichert, und die
Flüssigkristallschicht 14, die
allen Pixeln entspricht, wird in einen Durchlasszustand gebracht.
Bei
der Gelegenheit, dass der TFT(D) 27 auch in den EIN-Zustand
gebracht ist, und eine elektrische Ladung ähnlich in der Photodiode 25 von
der Sourcespannung Vs = VsLmax gespeichert wird, kann der folgende Schritt
des Speicherns der elektrischen Ladung allein in der Photodiode
in dem Fall VsDmax = VsD weggelassen werden.
- (b) Wenn die Gatespannung Vg, die VDO < Vg < VLO
erfüllt,
an die Gateleitung 23 ausgegeben wird, wird nur der TFT(D) 27 in
einen EIN-Zustand gebracht, und dadurch wird das Speichern einer
vorgegebenen elektrischen Ladung von der Spannung VsD ausgeführt, die
von der oben genannten Sourcespannung Vs = VsLmax verschieden ist.
Die
Hintergrundbeleuchtung 18 wird wenigstens zu diesem Zeitpunkt
ausgeschaltet.
- (c) Wenn die Hintergrundbeleuchtung 18 für eine vorgegebene
Zeit eingeschaltet wird, sowie beide TFT(L) 26 und TFT(D) 27 in
einen AUS-Zustand gebracht werden, indem die Gatespannung Vg, die
Vg < VDO erfüllt, an
die Gateleitung 23 ausgegeben wird, wird das von der Hintergrundbeleuchtung 18 emittierte
Licht auf ein Original durch die Flüssigkristallschicht 14 hindurch
eingestrahlt und die Photodiode 25 wird dem reflektierten
Licht ausgesetzt und die Photodiode 25 weist die Menge
einer gespeicherten elektrischen Ladung gemäß der Dichte eines Originalbilds
auf.
- (d) Nachdem die Hintergrundbeleuchtung 18 ausgeschaltet
wurde, wie in dem oben genannten (b), wird die Gatespannung Vg,
die VDO < Vg < VLO erfüllt, an
die Gateleitung 23 ausgegeben und nur der TFT(D) 27 wird
in einen EIN-Zustand gebracht und Lesebilddaten werden erhalten.
-
Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
3, wie in dem oben genannten Ausführungsbeispiel 1 beschrieben,
kann die Hintergrundbeleuchtung 18 eingeschaltet bleiben,
indem das Auslesen der Bilddaten zu dem gleichen Zeitpunkt wie bei
dem Speichern einer elektrischen Ladung und Ausgleichen der Belichtungszeit
jeder Photodiode 25 ausgeführt wird.
-
In
einem Aufbau wie Ausführungsbeispiel
3 wird der TFT(D) 27 auch in einen EIN-Zustand gebracht, während ein
Bild angezeigt wird, nämlich
immer wenn der TFT(L) 26 in einen EIN-Zustand gebracht
wird. Jedoch falls ein elektrisches Potential an der Anodenseite
der Photodiode 25 gewöhnlich
auf einem elektrischen Massepotential gehalten wird, wird ein Anzeigebild
kaum beeinflusst, da die Sperrspannung nur auf die Photodiode 25 aufgeprägt wird
und kaum ein elektrischer Strom fliesst.
-
Folglich
ist es möglich,
falls die Sperrspannung auf die Photodiode 25 aufgeprägt ist,
ein solches öffentlich
bekanntes Mittel anzuwenden, dass eine Polarität der Sourcespannung Vs in
jeder horizontalen Abtastzeitspanne umgekehrt wird und auf jeder
der einander benachbarten Sourceleitungen 22 umgekehrt
wird, so dass die Verbesserung der Bildqualität beabsichtigt wird, indem
ein Bild ohne Flimmern angezeigt wird. Das heißt, es wird in diesem Fall
bevorzugt, die Photodiode 25 mit jedem Pixel zu koppeln,
um die Sperrspannung gemäß der aufgeprägten Sourcespannung
Vs zu machen, und, wie in 9 gezeigt
ist, die Photodiode 25 zu koppeln, um die Sperrspannung
zu machen, egal ob die Sourcespannung Vs positiv oder negativ ist.
-
Es
ist möglich,
zur Verbesserung der Antwortgeschwindigkeit einer Anzeige beizutragen,
indem eine negative Spannung auf die Anodenseite der Photodiode 25 aufgeprägt wird.
-
Wie
in 10 gezeigt ist, kann beim Anzeigen eines Bilds,
falls die Sourcespannung Vs auf die Anodenseite der Photodiode 25 aufgeprägt wird,
ein Anzeigebild theoretisch überhaupt
nicht beeinflusst werden, indem ein Transferschalter 51 vorgesehen
ist. In diesem Fall, wenn eine Verdrahtung, die mit der Anodenseite der
Photodiode 25 gekoppelt ist, unabhängig an jeder Sourceleitung 22 vorgesehen
ist, oder die Verdrahtungen an allen Anodenseiten gemeinsam gemacht
sind, wird es vorgezogen, die Sourcespannung Vs selektiv nacheinander
von dem Ladungsspannungs-Ausgabeschaltkreis 35 an jede
Sourceleitung 22 aufzuprägen und währenddessen andere Sourceleitungen 22 in
einen Zustand mit hohem Widerstand zu bringen.
-
In
jedem der oben genannten Ausführungsbeispiele
wird beispielhaft dargestellt, dass die transparente Gegenelektrode 15 auf
einem Gegen-Glassubstrat 16 gebildet ist. Jedoch, ist dadurch
nicht eingeschränkt, wie
schematisch in 11 gezeigt ist, dass jedes der
oben genannten Ausführungsbeispiele
in ähnlicher
Weise auf eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
in einem sogenannten In-Plane-Switching-System (IPS) angewendet werden kann,
wobei die transparente Pixelelektrode 24 und die transparente
Gegenelektrode 15 auf dem gleichen Substrat vorgesehen
sind. In diesem Fall kann die oben genannte transparente Gegenelektrode 15 als
Verdrahtung an der Anodenseite der Photodiode 25 verwendet
werden.
-
Da
das Speichern der elektrischen Ladung zwischen der transparenten
Pixelelektrode 24 und der transparenten Gegenelektrode 25 oder
an der Photodiode 25 beim Lesen eines Bilds ausgeführt wird,
indem eine gleiche Spannung auf alle Pixel aufgeprägt wird,
anders als beim gewöhnlichen
Anzeigen des Bilds, kann eine elektrische Ladung gespeichert werden,
indem der Treiberpuls gleichzeitig an alle Gateleitungen 23 ausgegeben
wird.
-
Verschiedene
Ladungsspeicher-Typ-Photodetektorden sowie die Photodiode 25 sind
für einen
Photodetektor anwendbar. Ferner kann ein Originalbild in ähnlicher
Weise gelesen werden, auch wenn ein Photosensor mit Ausnahme des
Ladungsspeicher-Typs verwendet wird. In diesem Fall ist der Schritt
des Speicherns einer elektrischen Ladung vor dem Belichten nicht
notwendig, und ein Detektor für
die Spannung an beiden Enden des Photodetektors und ein Detektor
für elektrischen
Strom, der in den Photodetektor fliesst, kann als A/D-Wandler 36a verwendet
werden.
-
Das
Anzeigen und Lesen eines Bilds kann durch Teilen in ein Anzeigefeld
und ein Lesefeld gleichzeitig ausgeführt werden, sowie kann getrennt
ausgeführt
werden, indem der gesamte Schirm bedeckt wird. Das heißt, wie
oben beschrieben, wenn die Hintergrundbeleuchtung 18 gebildet
ist, um eingeschaltet zu bleiben, oder die Länge während der die Hintergrundbeleuchtung 18 aus
ist, kurz bestimmt ist, kann das Anzeigen und Lesen des Bilds ausgeführt werden,
indem der oben genannte Bildanzeigevorgang und Bildlesevorgang in
jedem Feld ausgeführt
wird. Ferner kann das oben genannte Lesefeld des Bilds im Vorhinein
bestimmt werden und ein Feld, wo das Auflegen eines Originals von
der Berührungspaneeleinheit 19 erfasst
ist, kann zu dem Lesefeld gemacht werden.
-
(Variantenbeispiel von Ausführungsbeispiel
3)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds, wobei das Übersprechen
reduziert werden kann, da das Licht von benachbarten Pixeln niemals
eintritt, indem das Licht der Hintergrundbeleuchtung 18 auf
ein Original in jedem Einzelpixel oder jedem Satz von Pixeln eingestrahlt
wird, die nicht einander benachbart sind, und Lesens eines Originalbilds,
ist als Variantenbeispiel des oben genannten Ausführungsbeispiels
3 beschrieben.
-
Die
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist ähnlich
zu Ausführungsbeispiel
3 gebildet, und unterscheidet sich hauptsächlich in dem Steuerungsvorgang
des Steuerungsteiles
71 während des Lesens eines Bilds.
Der Vorgang während
des Lesens des Bilds wird nachstehend unter Bezugnahme auf die folgende
Tabelle 3B beschreiben. Tabelle 3B
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VLO < Vg | VDO < Vg < VLO | Vg < VDO | VDO < Vg < VLO |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | (EIN) | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | Pixel
P1:VsLmax
Pixel P1:VsLmin | VsD | - | - |
Flüssigkristallschicht 14 | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P1: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P1: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P1: Abschirmung | Pixel
P1: Durchlass
Pixel P1: Abschirmung |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
- (a) Wenn die Gatespannung
Vg, die VLO < Vg
erfüllt,
an die Gateleitung 23 ausgegeben wird, wird der TFT(L) 26 in
einen EIN-Zustand gebracht und mittels der Sourcespannung Vs = VsLmax
(oder VsLmax), die in diesem Moment an die Sourceleitung 22 ausgegeben
wird, wird elektrische Ladung zwischen der transparenten Pixelelektrode 24 und
der transparenten Gegenelektrode 15, gespeichert oder entladen,
und die Flüssigkristallschicht 14,
die den Pixeln P1 entspricht, wird zum Lesen eines Bilds in einen
Durchlasszustand gebracht, während
die Flüssigkristallschicht 14,
die anderen Pixeln P2 entspricht, in einen Abschirmzustand gebracht
wird. (Seite 34)
Bei der Gelegenheit kann der folgende Schritt
des Speicherns der elektrischen Ladung nur in der Photodiode 25 in
dem Fall von VsLmax = VsD weggelassen werden, da der TFT(D) 27 auch
in den EIN-Zustand gebracht wird und eine elektrische Ladung gleichzeitig
von der Sourcespannung Vs = VsLmax gespeichert wird.
- (b) Wenn die Gatespannung Vg, die VDO < Vg < VLO
erfüllt,
an die Gateleitung 23 ausgegeben wird, wird nur der TFT(D) 27 in
einen EIN-Zustand gebracht, und dadurch wird das Speichern einer
vorgegebenen elektrischen Ladung in der Photodiode 25,
die wenigstens den Pixeln P1 entspricht, zum Lesen des Bilds auf ähnliche
Weise wie in Ausführungsbeispiel
1 von der Spannung VsD ausgeführt,
die sich von der oben genannten Sourcespannung Vs = VsLmax unterscheidet.
Die
Hintergrundbeleuchtung 18 wird wenigstens zu diesem Zeitpunkt
ausgeschaltet.
- (c) Wenn die Hintergrundbeleuchtung 18 für eine vorgegebene
Zeit eingeschaltet wird, sowie beide TFT(L) 26 und TFT(D) 27 in
einen AUS-Zustand gebracht sind, indem die Gatespannung Vg, die
Vg < VDO erfüllt, an
die Gateleitung 23 ausgegeben wird, wird das von der Hintergrundbeleuchtung 18 emittierte
Licht auf ein Original durch die Flüssigkristallschicht 14 hindurch
eingestrahlt und die Photodiode 25 weist die Menge einer
gespeicherten elektrischen Ladung gemäß der Dichte eines Originalbilds
auf.
- (d) Nachdem die Hintergrundbeleuchtung 18 ausgeschaltet
ist, wie in dem oben genannten (b), wird die Gatespannung Vg, die
VDO < Vg < VLO erfüllt, an
die Gateleitung 23 ausgegeben und nur der TFT(D) 27 wird
in einen EIN-Zustand gebracht und Lesebilddaten werden erhalten.
- (e) Das Lesen eines Originalbilds an allen Pixeln wird ausgeführt, indem
der oben genannte Vorgang (a)-(d) an jedem von drei Pixel wiederholt
wird, die Pixel P1 benachbart sind.
-
(Ausführungsbeispiel
4)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
wobei das Anzeigen und Lesen eines Farbbilds ausgeführt werden
kann, wird beschrieben.
-
Diese
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
weist, wie in 12 gezeigt, einen Mikrofarbfilter 61 mit
einem Feld zum Durchlassen des roter, grüner oder blauer Lichts, das
jeder transparenten Pixelelektrode 24 zwischen dem Gegen-Glassubstrat 16 und
der transparenten Gegenelektrode 15 entspricht, auf. Der
Aufbau ist, mit Ausnahme des Mikrofarbfilters 61, der oben
genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung (Ausführungsbeispiel
1, Ausführungsbeispiel
2, Ausführungsbeispiel
3 und ähnliches) ähnlich.
-
Mittels
eines solchen Aufbaus werden das Anzeigen und Lesen eines Farbbilds
durch den gleichen Vorgang ausgeführt, wie bei der oben genannten
monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
Das heißt, wenn
alle Bilddaten in rot, blau oder grün als Anzeigebilddaten eingegeben
sind, wird ein Farbbild durch einen additiven Prozess angezeigt.
Farbbilddaten werden gelesen, da das rote, blaue oder grüne Licht
auf ein Original durch den Mikrofarbfilter 61 hindurch
an jeder transparenten Pixelelektrode 24 eingestrahlt wird
und die Menge des reflektierten Lichts gemäß einer Komponente jeder Farbe
in einem Originalbild erfasst wird.
-
Auch
im Fall des Aufbaus einer solchen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
in Farbe, wie bei der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
kann ein wirksamer Anzeigebereich eines Bilds vergrößert werden
und eine hohe Sichtbarkeit erreicht werden, da der TFT(L) 26 und
der TFT(D) 27 durch eine gemeinsame Sourceleitung 22 und
Gateleitung 23 gesteuert werden und die Gateleitung, außer bei
dem TFT(D) 27, nicht notwendig ist.
-
Wie
im Variantenbeispiel von Ausführungsbeispiel
1 und dem Variantenbeispiel von Ausführungsbeispiel 2 beschrieben
ist, kann das Übersprechen
mit benachbarten Pixeln herabgesetzt werden, indem das Licht von
der Hintergrundbeleuchtung 18 an jeder Menge von jedem
zweiten oder mehr Pixeln, an jedem Pixel, an jeder Menge von Pixeln
für eine
Zeile oder an jeder Menge von Pixeln in jeder zweiten oder mehr
Leitungen eingestrahlt wird und ein Originalbild gelesen wird.
-
In
dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist ein Pixel (Farbpixel) mit einer vorgegebenen Farbe durch einen
additiven Prozess des Lichts zusammengesetzt, das durch jedes von
drei transparenten Pixelelektroden 24 hindurchläuft. Dann
ist die Pixeldichte des Farbpixels (die Pixeldichte beim im wesentlichen
Anzeigen und Lesen) ein Drittel der Pixeldichte in der monochromen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
wenn die Pixeldichte eines Pixels (Simplexpixel), das jeder transparenten
Pixelelektrode 24 entspricht, gleich der Pixeldichte in
einer monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist (zum Beispiel wenn die Größen der
transparenten Pixelelektrode 24 gleich sind).
-
(Ausführungsbeispiel
5)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
wird beschrieben, wobei die Pixeldichte eines Farbpixels gleich
der eines Simplexpixels ist, nämlich
der Pixeldichte des Farbpixels, die gleich der Pixeldichte in einer
monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist, wird erhalten, auch wenn die Größe der transparenten Pixelelektrode 24 gleich
der Größe in der
monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist.
-
Diese
Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
wie in 13 gezeigt, ist aus der Hintergrundbeleuchtung 18 zusammengesetzt,
die monochrome Lichtquellen 18a-18c aufweist,
zum Emittieren jeder monochromen roten, blauen oder grünen Lichts.
Das Ein- und Ausschalten dieser monochromen Lichtquellen 18a-18c wird
unabhängig
voneinander von einem Steuerungsteil gesteuert, das nicht in den
Figuren gezeigt ist. Der Aufbau, mit Ausnahme der Hintergrundbeleuchtung 18,
ist der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung ähnlich.
-
Der
Betrieb während
des Anzeigens eines Bilds und der Betrieb während des Lesens eines Bilds
werden nachstehend beschrieben.
-
(1) Der Betrieb während des Anzeigens eines Bilds
-
Die
monochromen roten, blauen und grünen
Lichtquellen 18a-18c werden selektiv nacheinander
eingeschaltet und der gleiche Anzeigebetrieb wie in der oben genannten
monochromen Bildanzeigevorrichtung wird während des Einschaltens auf
der Basis aller roten, blauen oder grünen Anzeigebilddaten ausgeführt. Das heißt, die Komponenten
rot, blau und grün
werden zeit-geteilt in jedem Simplexpixel angezeigt und das Anzeigen
eines Farbbilds wird durch den Nachbildeffekt des Sehsinnes ausgeführt. Folglich
kann durch Anzeigen eines Bilds mit jeder Farbe in Zeit-geteilter
Art mit den monochromen Lichtquellen 18a-18c ein
Simplexpixel als Farbpixel wirken und die Pixeldichte des Farbpixels
kann der Pixeldichte des Simplexpixels angeglichen werden.
-
(2) Der Betrieb während des Lesens eines Bilds
-
Bilddaten
der Komponente von jeder Farbe in einem Originalbild werden gelesen
durch sequentielles Verwenden der monochromen roten, blauen und
grünen
Lichtquellen 18a-18c und Ausführen des gleichen Lesebetriebs
wie in der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
für jede
der monochromen Lichtquellen 18a-18c. Für weitere
Details wird zuerst die monochrome rote Lichtquelle 18a verwendet, wobei
rotes Licht auf ein Original durch alle transparenten Pixelelektroden 24 hindurch
eingestrahlt wird, und die Menge des reflektierten Licht gemäß der roten
Komponente in dem Originalbilds erfasst wird. Als Nächstes wird
die monochrome blaue Lichtquelle 18b verwendet und eine
blaue Komponente eines Bilds wird gelesen und zusätzlich werden
die monochromen grünen
Lichtquellen 18c verwendet und grüne Komponenten eines Bilds
werden gelesen. Folglich werden Farbbilddaten gelesen, indem der
oben genannte Lesevorgang drei Mal durch Verwenden der monochromen
Lichtquellen 18a-18c wiederholt wird. Konsequenterweise
kann ein Farbbild mit der dreifachen Pixeldichte, verglichen mit
dem Fall des Verwendens der Mikrofarbfilters, gelesen werden, da
die Bilder der Komponenten rot, blau und grün in jedem Simplexpixel gelesen
werden, indem die monochromen Lichtquellen 18a-18c sequenziell
verwendet werden.
-
Wie
bei der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
kann ein wirksamer Anzeigebereich eines Bilds vergrößert werden
und eine hohe Sichtbarkeit kann erreicht werden, da der TFT(L) 26 und
der TFT(D) 27 durch eine gemeinsame Sourceleitung 22 und
Gateleitung 23 gesteuert werden, und die Gateleitung, außer bei
dem TFT(D) 27, nicht notwendig ist. Jedoch wird der Effekt
des Vergrößerns der
Pixeldichte ähnlich
erreicht, auch wenn die Gateleitung außer bei dem TFT(D) 27 vorgesehen
ist.
-
(Variantenbeispiel von Ausführungsbeispiel
5)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds, wobei das Übersprechen
verringert werden kann, da das Licht von benachbarten Pixeln niemals
eintritt, indem das Licht der Hintergrundbeleuchtung 18 auf
ein Original an jedem Einzelpixel oder jeder Menge von Pixeln, die nicht
einander benachbart sind, eingestrahlt wird, und zum Lesen eines
Originalbilds wird als Variantenbeispiel des oben genannten Ausführungsbeispiels
5 beschrieben.
-
Diese
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist ähnlich
wie in Ausführungsbeispiel
5 aufgebaut und unterscheidet sich hauptsächlich im Steuerungsvorgang
des Steuerungsteils 71 während des Lesens eines Bilds.
-
Das
heißt,
während
des Lesens eines Originalbilds werden Bilddaten der Komponente jeder
Farbe in einem Originalbild gelesen, indem die monochromen roten,
blauen und grünen
Lichtquellen 18a-18c sequenziell verwendet werden
und der gleiche Vorgang wie in der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
an jeder der monochromen Lichtquellen 18a-18c ausgeführt wird.
Für weitere
Details, wird zuerst die monochrome rote Lichtquelle 18a verwendet,
rotes Licht wird auf ein Original durch die transparenten Pixelelektroden 24 hindurch
an jeder Menge von Pixeln eingestrahlt, die nicht einander benachbart
sind, und die Menge des reflektierten Lichts gemäß der roten Komponente in dem
Originalbild wird erfasst. Als Nächstes
wird die monochrome blaue Lichtquelle 18b verwendet und
ein Bild einer blauen Komponente wird gelesen und zusätzlich wird
die monochrome grüne
Lichtquelle 18c verwendet und ein Bild einer grünen Komponente
wird gelesen. Folglich werden Farbbilddaten gelesen, indem der oben
genannte Lesevorgang drei Mal durch Verwenden der monochromen Lichtquellen 18a-18c wiederholt
wird. Konsequenterweise kann ein Farbbild mit der dreifachen Pixeldichte,
im Vergleich zu dem Fall des Verwendens der Mikrofarbfilter, gelesen
werden, da das Bild der roten, blauen und grünen Komponenten in jedem Simplexpixel
gelesen wird, indem die monochromen Lichtquellen 18a-18c sequenziell
verwendet werden.
-
Das Übersprechen
kann in benachbarten Pixeln sicher reduziert werden und die Auflösung kann
erhöht
werden, indem das Licht von jeder der monochromen Lichtquellen 18a-18c an
jeder Menge von Pixeln, die nicht einander benachbart sind, eingestrahlt
wird, und ein Originalbild gelesen wird, auch wenn die Pixeldichte
hoch ist, wie oben beschrieben ist.
-
Das
Lesen durch sequentielles Einstrahlen von rotem, blauem und grünem Licht
an jeder Menge von Pixeln kann mit der Anzahl der Pixelmengen wiederholt
werden, anstatt dass an jeder Menge von Pixeln, die nicht einander
benachbart sind, das Lesen mit dem Licht jeder Farbe ausgeführt wird.
-
(Ausführungsbeispiel
6)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einem Mikrofarbfilter und einer hohen Pixeldichte beim Lesen
wird beschrieben.
-
Die
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
weist, wie in 14 gezeigt ist, den Mikrofarbfilter 61 auf,
wobei ein Anzeigefeld 61a zum Ausführen einer Anzeige eines Farbbilds,
indem rotes, grünes
oder blaues Licht durchgelassen wird, das jeder transparenten Pixelelektrode 24 entspricht,
und ein Beleuchtungsfeld 61b zum Beleuchten eines Originals,
indem Licht aller Farben durchgelassen wird, zwischen dem Gegen-Glassubstrat 16 und
der transparenten Gegenelektrode 15 gebildet ist.
-
Die
transparente Gegenelektrode 15 ist in eine Gegenelektrode
zum Anzeigen 15a und eine Gegenelektrode zum Beleuchten 15b aufgeteilt,
an die jeweils ein Feld, das dem Anzeigefeld 61a oder dem
Beleuchtungsfeld 61b in der oben genannten Mikrofarbfilter 61 entspricht,
gekoppelt ist. Die oben genannte Gegenelektrode zum Beleuchten 15b ist
mit der Gegenelektrode zum Anzeigen 15a gekoppelt, oder
ist mit einem Schalter 62, der von einem in den Figuren
nicht gezeigten Steuerungsschaltkreis gesteuert wird, in einen Zustand
mit hohem Widerstand gebracht. Die Gegenelektrode zum Beleuchten 15b braucht
nicht immer mit der Gegenelektrode zum Anzeigen 15a gekoppelt
sein und kann auf einem vorgegebenen elektrischen Potential gehalten
werden.
-
Währenddessen
ist die transparente Pixelelektrode 24, die auf dem Glassubstrat 12 gebildet
ist, wie in den 15 und 16 gezeigt
ist, in eine Pixelelektrode zum Anzeigen 24a, die mit dem
TFT(L) 26 gekoppelt ist, und eine Pixelelektrode zum Beleuchten 24b,
die mit der Sourceleitung 22 gekoppelt ist, aufgeteilt,
wie die transparente Pixelelektrode 24 in der oben genannten
monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
-
Ferner
ist die Hintergrundbeleuchtung 18, wie in dem oben genannten
Ausführungsbeispiel
5, aus den monochromen Lichtquellen 18a–18c zum Emittieren
jedes monochromen roten, blauen oder grünen Lichts aufgebaut.
-
Der
Aufbau, mit Ausnahme der Hintergrundbeleuchtung 18, ist
der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung ähnlich.
-
Der
Vorgang während
des Anzeigens eines Bilds und der Vorgang während des Lesens eines Bilds werden
nachfolgend beschrieben.
-
(1) Der Vorgang während des Anzeigens eines Bilds
-
Während des
Anzeigens eines Bilds werden monochrome rote, blaue und grüne Lichtquellen 18a-18c gleichzeitig
eingeschaltet und wirken als Weißlichtquelle. Die Gegenelektrode
zur Beleuchtung 15b wird in einem Zustand mit hohem Widerstand
gehalten, indem der Schalter 62 geöffnet ist, und eine elektrische
Ladung wird trotz des elektrischen Potentials an der Pixelelektrode
zur Beleuchtung 24b nicht zwischen der Gegenelektrode zur
Beleuchtung 15b und der Pixelelektrode zur Beleuchtung 24b gespeichert,
von der Hintergrundbeleuchtung 18 wird nämlich ein
elektrisches Potential an der Sourceleitung 22 und das
Licht gesteuert, so dass es zu allen Zeiten abgeschirmt ist. In
dem Fall des Aufbaus einer Normal-Weiß-Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
wobei Licht in einem Durchlasszustand ist, ohne Aufprägen einer
Spannung auf die Flüssigkristallschicht 14,
wird es vorgezogen, die Gegenelektrode zur Beleuchtung 15b nicht
in den Zustand mit hohem Widerstand zu bringen, sondern eine vorgegebene
Spannung aufzuprägen,
deren Absolutwert ausreichend hoch ist.
-
In
diesem Zustand wird das Anzeigen eines Farbbilds ausgeführt, indem
der gleiche Vorgang wie in dem oben genannten Ausführungsbeispiel
4 ausgeführt
wird. Das heißt,
ein Farbbild wird mit einem additiven Prozess des Lichts angezeigt,
das durch jede der Pixelelektroden zur Anzeige 24a, die
Flüssigkristallschicht 14 und
das Anzeigefeld 61a in dem Mikrofarbfilter 61 hindurchläuft, durch
den gleichen Vorgang wie in Ausführungsbeispiel
4, mit der Ausnahme, dass das Licht, dass in die Pixelelektrode
zur Beleuchtung 24b an Pixeln einfällt, immer abgeschirmt wird.
-
In
dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung
fällt ein
Offenbereich-Verhältnis
etwas ab, da die Pixelelektrode zur Beleuchtung 24b an
Pixeln in einen Abschirmzustand gebracht ist. Jedoch ist jedes Simplexpixel
immer gemäß Bilddaten
in einem Emissionszustand gebracht und dadurch kann eine Framezeitspanne
mit einer wünschenswerten
Länge erfasst
werden ohne ein Flimmern zu verursachen, während das Anzeigen in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
aus Ausführungsbeispiel
5 Zeit-geteilt ausgeführt
wird.
-
(2) Der Vorgang während des Lesens eines Bilds
-
Der
Vorgang, der in der folgenden Weise verglichen mit dem Vorgang in
der oben genannten monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
unterschiedlich ist, wird wie in den folgenden Tabellen 4A-6A gezeigt
ausgeführt,
während
ein Bild gelesen wird. Jedoch werden bezüglich des Beleuchtens eines
Originals, die monochromen roten, blauen und grünen Lichtquellen
18a-
18c nacheinander
wie in Ausführungsbeispiel
5 verwendet. Tabelle 4A
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VL(+) | VD(-) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | AUS | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsLmin | VsD | VsLmax | - |
Flüssigkristallschicht 14 Anzeigefeld
Beleuchtungsfeld | Abschirmung - | Abschirmung - | Abschirmung Durchlass | Abschirmung - |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
Spannung
an Gegenelektrode zur Beleuchtung | - | - | =
Spannung an Gegenelektrode zur Anzeige | - |
Tabelle 5A
| Photodiodenladung | Pixelelektrodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VD(-) | VL(+) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | AUS | EIN | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | EIN | AUS | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsD | VsLmin | VsLmax | - |
Flüssigkristallschicht 14 Anzeigefeld
Beleuchtungsfeld | - - | Abschirmung - | Abschirmung Durchlass | Abschirmung - |
Hintergrundbeleuchtung 18 | Ausschalten | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
Spannung
an Gegenelektrode zur Beleuchtung | - | - | =
Spannung an Gegenelektrode zur Anzeige | - |
Tabelle 6A
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VLO < Vg | VDO < Vg < VLO | Vg < VDO | VDO < Vg < VLO |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | (EIN) | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsLmin | VsD | VsLmax | - |
Flüssigkristallschicht 14 Anzeigefeld
Beleuchtungsfeld | Abschirmung - | Abschirmung - | Abschirmung Durchlass | Abschirmung - |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
Spannung
an Gegenelektrode zur Beleuchtung | - | - | =
Spannung an Gegenelektrode zur Anzeige | - |
-
Das
heißt,
in dem Schritt des Speicherns einer elektrischen Ladung zwischen
der transparenten Pixelelektrode 24 und der transparenten
Gegenelektrode 15 in den oben genannten Tabellen 1A-3A
wird die Sourcespannung Vs = VsLmin an die Sourceleitung 22 ausgegeben
und die elektrische Ladung wird zwischen der Pixelelektrode zur
Anzeige 24a und der Gegenelektrode zur Anzeige 15a entladen,
und die Pixelelektrode zur Anzeige 24a bei Pixeln wird
in einen Abschirmzustand gebracht. Demzufolge beeinflusst eine solcher
Vorgang, dass das Anzeigefeld 61a in dem Mikrofarbfilter 61 nur
rotes, blaues oder grünes
Licht durchlässt,
nicht das Lesen eines Bilds.
-
In
dem Schritt des Belichtens der Photodiode 25 mit von einem
Original reflektiertem Licht, ist sowohl die Gegenelektrode zur
Beleuchtung 15b mit der Gegenelektrode zur Anzeige 15a durch
den Schalter 62 gekoppelt, als auch die Sourcespannung
Vs = VsLmax, die der maximalen Helligkeit entspricht, auf die Pixelelektrode
zur Beleuchtung 24b durch die Sourceleitung 22 aufgeprägt, und
die Pixelelektrode zur Beleuchtung 24b bei Pixeln wird
in einen Durchlasszustand gebracht. Dann wird monochromes Licht,
das von irgendeiner monochromen roten, blauen oder grünen Lichtquelle 18a-18c emittiert
ist, intakt auf das Original eingestrahlt, da das Beleuchtungsfeld 61b in
dem Mikrofarbfilter 61 das Licht aller Farben wie oben
beschrieben durchlässt. Folglich
werden, wie in dem oben genannten Ausführungsbeispiel 5, Bilddaten
der Komponente jeder Farbe in einem Originalbild gelesen, indem
die monochromen roten, blauen und grünen Lichtquellen 18a-18c sequenziell
verwendet werden und der gleiche Lesevorgang wie in der oben genannten
monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
bei jeder der monochromen Lichtquellen 18a-18c ausgeführt wird.
-
Wie
oben beschrieben, während
des Anzeigens eines Bilds, wird ein Farbbild mit einem additiven
Prozess von drei Simplexpixel angezeigt, indem der Mikrofarbfilter
verwendet wird und andererseits, während ein Bild gelesen wird,
kann ein Originalbild mit der dreifach höheren Pixeldichte wie beim
Anzeigen durch Lesen der Komponente jeder Farbe mit den monochromen
roten, blauen und grünen
Lichtquellen 18a-18c bei jedem Simplexpixel, gelesen
werden.
-
(Variantenbeispiel von Ausführungsbeispiel
6)
-
Ein
Beispiel einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einer Funktion zum Lesen eines Bilds wird als Variantenbeispiel
des oben genannten Ausführungsbeispiels
6 beschrieben, wobei das Übersprechen
reduziert sein kann, da das Licht von benachbarten Pixeln niemals
eintritt, indem das Licht der Hintergrundbeleuchtung 18 auf
ein Original an jedem Einzelpixel oder jeder Menge von Pixeln, die
einander nicht benachbart sind, eingestrahlt wird und ein Originalbild
gelesen wird.
-
Diese
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist ähnlich
zu Ausführungsbeispiel
6 aufgebaut und unterscheidet sich hauptsächlich im Steuerungsvorgang
des Steuerungsteils
71 während des Lesens eines Bilds und
der Vorgang wird wie in den folgenden Tabellen 4B-6B gezeigt, ausgeführt. Tabelle 4B
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VL(+) | VD(-) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | AUS | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsLmin | VsD | Pixel
P1: VsLmax
Pixel P2: VsLmin | - |
Flüssigkristallschicht 14 Anzeigefeld
Beleuchtungsfeld | Abschirmung
- | Abschirmung
- | Abschirmung
Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Abschirmung
- |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
Spannung
an Gegenelektrode zur Beleuchtung | - | - | = Spannung an Gegenelektrode zur
Anzeige | - |
Tabelle 5B
| Photodiodenladung | Pixelelektrodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VD(-) | VL(+) | (0) | VD(-) |
TFT(L) 26 | AUS | EIN | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | EIN | AUS | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsD | VsLmin | Pixel
P1: VsLmax
Pixel P2: VsLmin | - |
Flüssigkristallschicht 14 Anzeigefeld
Beleuchtungsfeld | -
- | Abschirmung
- | Abschirmung
Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Abschirmung - |
Hintergrundbeleuchtung 18 | Ausschalten | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
Spannung
an Gegenelektrode zur Beleuchtung | - | - | =
Spannung an Gegenelektrode zur Anzeige | - |
Tabelle 6B
| Pixelelektrodenladung | Photodiodenladung | Belichtung | Auslesen |
Gatespannung
Vg | VLO < Vg | VDO < Vg < VLO | Vg < VDO | VDO < Vg < VLO |
TFT(L) 26 | EIN | AUS | AUS | AUS |
TFT(D) 27 | (EIN) | EIN | AUS | EIN |
Sourcespannung Vs | VsLmin | VsD | Pixel
P1: VsLmax
Pixel P2: VsLmin | - |
Flüssigkristallschicht 14 Anzeigefeld
Beleuchtungsfeld | Abschirmung
- | Abschirmung
- | Abschirmung
Pixel
P1: Durchlass
Pixel P2: Abschirmung | Abschirmung
- |
Hintergrundbeleuchtung 18 | zufällig | Ausschalten | Einschalten | Ausschalten |
Spannung
an Gegenelektrode zur Beleuchtung | - | - | =
Spannung an Gegenelektrode zur Anzeige |
- |
-
Das
heißt,
während
des Lesens eines Bilds werden die monochromen roten, blauen und
grünen
Lichtquellen 18a-18c sequenziell wie in Ausführungsbeispiel
6 verwendet. Eine elektrische Ladung zwischen der Pixelelektrode
zum Anzeigen 24a und der Gegenelektrode zum Anzeigen 15a wird
entladen, indem die Sourcespannung Vs = VsLmin an die Sourceleitung 22 ausgegeben
wird, und die Pixelelektrode zum Anzeigen 24a bei Pixeln
wird in einen Abschirmzustand gebracht, und ein solcher Vorgang,
dass das Anzeigefeld 61a in dem Mikrofarbfilter 61 nur
rotes, blaues oder grünes
Licht durchlässt,
beeinflusst das Lesen eines Bilds nicht.
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Währenddessen
ist im Schritt des Belichtens der Photodiode 25 mit reflektiertem
Licht von einem Original, die Gegenelektrode zur Beleuchtung 15b mit
der Gegenelektrode zur Anzeige 15a durch den Schalter 62 gekoppelt
als auch die Sourcespannung Vs = VsLmax, die der maximalen Helligkeit
entspricht, auf die Pixelelektrode zur Beleuchtung 24b durch
die Sourceleitung 22 aufgeprägt, und die Pixelelektrode
zur Beleuchtung 24b in jeder Menge von Pixeln, die nicht
einander benachbart sind, ist in einen Durchlasszustand gebracht.
Dann wird monochromes Licht, das von irgendeiner monochromen roten,
blauen oder grünen
Lichtquelle 18a-18c emittiert
ist, intakt auf das Original eingestrahlt, da das Beleuchtungsfeld 61b in
dem Mikrofarbfilter 61 das Licht aller Farben wie oben
beschrieben durchlässt.
Folglich werden, wie in dem oben genannten Ausführungsbeispiel 6, Bilddaten
der Komponente von jeder Farbe in einem Originalbild gelesen, indem
die monochromen roten, blauen und grünen Lichtquellen 18a-18c sequenziell
verwendet werden und der gleiche Lesevorgang wie in der oben genannten
monochromen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit jeder der monochromen Lichtquellen 18a-18c ausgeführt wird.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie
oben beschrieben ist, kann gemäß der Erfindung
das Verkleinern der Vorrichtung und das Verbessern der Operationalisierung
und die Verringerung der Herstellungskosten beabsichtigt werden,
ohne die Störung
der Sichtbarkeit durch die Verkleinerung einer effektiven Anzeigebereichs
eines Bilds zu verursachen, da es möglich ist, nur einen zweiten
Transistor in einen EIN-Zustand zu bringen und ein Originalbild
zu lesen, das von einem Photodetektor mit einer Sourceleitung und
einer Gateleitung erfasst wird, die mit einem ersten Transistor
gemeinsam ist, der mit jeder Pixelelektrode gekoppelt ist, ohne
die Sourceleitung und die Gateleitung exklusiv dem zweiten Transistor
bereitzustellen, der mit einem Ende des Photodetektors gekoppelt
ist.
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Da
es möglich
ist, Licht mit einer Mehrzahl von Farben auf ein Original bei jedem
Pixel einzustrahlen und eine Menge von reflektiertem Licht zu erfassen,
indem eine Mehrzahl von Hintergrundbeleuchtungsquellen zum Emittieren
von Licht mit einander unterschiedlicher Farbe enthalten ist, kann
ein Farbbild mit einer hohen Pixeldichte gelesen werden.
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Ein
solcher Effekt, dass das Übersprechen
zwischen benachbarten Pixeln reduziert werden kann und die Auflösung verbessert
werden kann, wird sogar in dem Fall einer hohen Pixeldichte beim
Lesen erzielt, indem ein Flüssigkristall
bei jedem Einzelpixel oder jeder Menge von Pixeln, die nicht einander
benachbart sind, in einen Transmissionszustand gebracht wird und
Licht einer Hintergrundbeleuchtung auf ein Original eingestrahlt
wird und ein Originalbild gelesen wird.
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Ferner
wird ein solcher Effekt, dass das Übersprechen zwischen benachbarten
Pixeln reduziert werden kann und die Auflösung verbessert werden kann,
und zusätzlich
eine hohe Leserate beabsichtigt ist, auch im Fall einer hohen Pixeldichte
beim Lesen erreicht, indem der Flüssigkristall in den Transmissionszustand
gebracht wird und das Licht der Hintergrundbeleuchtung auf das Original
eingestrahlt wird und sowohl das Originalbild gelesen wird als auch
eine elektrische Ladung in dem Photodetektor in jedem Einzelpixel
oder jeder Menge von Pixeln, die nicht einander benachbart sind,
gehalten wird.
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Folglich
kann durch Anwenden auf solche Anzeigevorrichtungen wie PCs und
insbesondere Notebook-PCs, das Verkleinern der Vorrichtung und das
Verbessern der Operationalisierung beabsichtigt werden, ohne die
Störung
der Sichtbarkeit zu verursachen, und eine hohe Pixeldichte beim
Lesen kann erreicht werden, und zusätzlich kann die Verringerung
der Herstellungskosten und des elektrischen Stromverbrauchs beabsichtigt
werden.