CN100419520C

CN100419520C - 一种显示器

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Publication number: CN100419520C
Application number: CNB2005100245438A
Authority: CN
Inventors: 李卫民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: CN1664668A

Abstract

本发明公开了一种显示器，主要用于移动数码产品上，例如移动电话、数字相机、MP3播放器、移动媒体播放器等。它包括微显示器、前光源和光学放大系统，所述微显示器的显示屏的对角线尺寸在0.5-2.5英寸内，具有超过30万物理像素，厚度小于10mm，在100-400mm的距离内提供分辨率超过250dpi的图像。它的光学放大系统采用了菲涅尔透镜。最后还提供了微显示器所具有的物理像素多于要显示的信息所包含的像素的技术方案。它不但可使使用者在正常的阅读距离内看到高分辨率的图像，而且使显示器体积能够适应移动数码产品的需求。

Description

一种显示器

技术领域

本发明涉及一种显示器，尤其是用于移动数码产品上，例如移动电话、数字相机、MP3播放器、移动媒体播放器等。

背景技术

随着无线通讯和数字多媒体技术的发展使得移动数码产品对显示器的要求越来越高。尤其是对显示器的分辨率的要求更高了。例如通过移动电话接收电视就要求移动电话显示屏应达到VGA(即640×480)的分辨率。

目前在移动数码产品中的通用技术是薄膜晶体管液晶显示器(Thin-Film-Transistor Liquid Crystal Display，TFT LCD)。薄膜晶体管是在玻璃基板上通过多晶硅或者非晶硅制成的。由于多晶或非晶硅的电学性能远逊于单晶硅，薄膜晶体管的尺寸比在单晶硅上通过大规模集成电路技术制成的晶体管要大得多。因此TFT电路都非常简单，不能继承复杂的电路。并且TFT液晶中每个像素中约50％的面积是用来制作TFT电路，只有50％面积是用来显示。这些因素限制了TFT液晶显示器的像素尺寸在50微米以上。同时因为多晶硅中电子迁移率低，晶体管的速度慢，无法通过时序方式形成彩色，必须通过红、绿、蓝三色滤膜形成彩色，显示器的实际像素总数目是规格数目的三倍，例如VGA分辨率的TFT液晶显示器的像素总数目为640×480×3。由于这些原因，在2.2英寸以下的移动数码产品TFT液晶显示器上最高分辨率只达到QVGA(320×240)。

微显示器是制作在单晶硅上的显示器，像素尺寸在25微米以下，可以在不到1英寸的显示器上实现VGA分辨率。采用硅基液晶(LiquidCrystal on Silicon，简称“LCOS”)技术制作的微显示器是其中的一种。其他形式的硅基微显示器技术包括数字镜子显示(Digital Mirror Display简称“DMD”)、硅基有机发光器(Organic Light Emitting Device onSilicon简称“OLED”)、场效应发光器(Field Emission Display简称“FED”)等。

到目前为止，微显示器都被应用于背投影或前投影电视，和近眼头盔式显示装置。曾有人试图将微显示器用于移动电话等设备上，比如美国专利6,677,936，如图1所示。该发明要求人眼距离显示器238非常近，一般需要使用者(所指的使用者是指一般视力正常的正常人)将显示器放置在距离眼睛5厘米以内的距离之内，大部分消费者对这种形式都不习惯。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种移动通讯显示器，它可使使用者在正常的阅读距离内(这里的正常阅读距离一般是指显示器屏幕距离与使用者眼睛的距离在10至40厘米之间)看到高分辨率的图像。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下的技术方案：一种显示器，它包括微显示器、前光源和光学放大系统，其中所述的微显示器的显示屏对角线尺寸在0.5-2.5英寸内，具有超过30万物理像素，厚度小于10mm，在距所述显示器的屏幕100-400mm的距离内提供分辨率超过250dpi的图像。

它的光学放大系统至少包括一个透镜，所述的透镜是菲涅尔透镜。

并且，当微显示器是采用的硅基液晶(LCOS)技术时，它还包括偏振膜，所述的前光源放置在使用者的一侧，所述的前光源包括LED光源和导光板。

还提供了一种微显示器，其所具有的物理像素多于要显示的信息所包含的像素。

并且在所述显示器的表面还包括一个保护层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于采用了具有在显示屏的对角线尺寸在0.5-2.5英寸内有超过30万物理像素的微显示器，所以使人在并且这种显示器可以在距离人眼15厘米以外使用。所述的正常阅读距离在至少10至15厘米之间，最好在15至40厘米之间。由于单晶硅的驱动电压低，使其的功耗低，并且提供了光学放大系统和菲涅尔透镜，可以是该显示器的大小能够适应移动数码产品的需要，并且采用了前光源，它可以使整个显示器的厚度减少，这进一步满足了移动数码产品外观小巧的需求，并且还提供了多像素的微显示器，提高了产品的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是现有技术结构示意图；

图2是现有显示器显示图像示意图。

图3是本发明的机构示意图示意图；

图4是本发明的另一个结构示意图；

图5是本发明的另一个结构示意图；

图6是利用菲涅尔透镜看到的虚像的示意图；

图7是本发明的另一个结构示意图；

图8是本发明的另一个结构示意图；

图9是本发明的另一个结构示意图；

图10是本发明的另一个结构示意图；

图11是本发明显示器显示图像示意图；

具体实施方式

如图3所示，包括设备主体1、连接线2、设备主机板4、微显示器3以及保护层5，其中保护层5是可选用器件，保护层5为高透明的光学材料，并且可以具有防反射或触屏的功能，所以它可以是防反射薄膜或者触摸屏。这里的设备主体1可以是移动电话、数字相机、MP3播放器、移动媒体播放器等产品，微显示器3固定在设备主体1上，并通过连接线2与设备主机板4相连，在微显示器3前面具有保护层5，设备主机板4和保护层5分别固定在设备主体1上。微显示器3具有在显示屏的对角线尺寸在0.5-2.5英寸内有超过30万物理像素，更准确的就是要求微显示器的分辨率超过每英寸250点(250dpi，dot per inch，每英寸点数)以上。

本发明可以选择使用光学放大系统(简称“放大系统”)。放大系统主要由两种方式：一是使用者透过透镜看到放大的虚像，二是使用者看到投影到屏幕上的放大的实像。

如图4所示，是第一种放大系统，放大系统主要由光学透镜系统6构成。显示器除具有设备主体1、连接线2、设备主机板4、微显示器3以及保护层5外，在显示器3和保护层5之间具有一个有效焦距为f的光学透镜系统6，以及一个显示器外壳7，并且光学透镜系统6与显示器3和保护层的距离分别为S和S1，那么应当满足微显示器3到光学透镜系统6的距离S小于有效焦距f，并且满足公式：1/S-1/mS＝1/f。其中m是放大倍数。

如图5所示，是第二种放大系统，放大系统主要由投影透镜61及投影透镜支架610和背头影屏幕8构成。它与第一种方式不同的是采取背头技术，它除具有设备主体1、连接线2、设备主机板4、微显示器3以及显示器外壳7外，还包括投影透镜61及投影透镜支架610和背头影屏幕8，其中投影透镜61在背头影屏幕8和微显示器3之间，并且与二者的距离分别为S1和S，投影透镜的焦距为f，那么应当满足，微显示器3到投影透镜61的距离S应当在投影透镜61的一倍焦距和二倍焦距之间，并且应当满足1/S+1/S1＝1/f。

为了能满足移动数码产品载重量和体积上的限制要求，在使用放大系统时，一般使用费涅尔透镜60，最好是非球面的费涅尔透镜。在使用第一种放大方式时，费涅尔透镜60的有效工作直径L必须等于或大于虚像1 5的尺寸L1，如图6所示，而费涅尔透镜的焦距f应该在1.5英寸以下，以保证显示器的厚度可以满足移动产品的要求。

目前在使用微显示器31时，一般都用偏振分光棱镜(PBS)(图中未示出)。但是PBS的厚度同LCOS面板的高度相当，因此不适用于移动产品。因此本发明采用了一种前光源系统和偏振膜10，如图7、8所示。根据显示色彩的不同前光源系统有不同的组成，如图7所示，前光源系统有红绿蓝三色LED光源11和导光板13组成；如图8所示，前光源系统有白色LED光源111和导光板13组成。前光源的上表面的微型结构可以将侧面射来的光线全反射，射向下面的微显示器31，而微显示器31的反射光可以透射。采用前光源可以使整个系统的厚度减少到5毫米，甚至更薄，适用于移动数码产品。

在使用LCOS技术制成的微显示器31时，有两种方式来产生彩色：第一种方式是使用红绿蓝三色LED 11作光源，在很短时间内时序产生红绿蓝三个画面，由于人眼无法分辨1/24秒以内的间隔，会将三个单色画面组成彩色图像，如图7所示。

第二种方式是在微显示器31的对应像素上镀上红绿蓝三色滤膜12。此时显示器有红绿蓝三套相间像素组成，人眼无法分辨如此小的距离，看到的是彩色图像，如图8所示。

在使用DMD技术制成的微显示器32时，可以采用红绿蓝三色LED方式产生彩色，如图9所示，此时所述的前光源系统就是红绿蓝三色LED光源11。

在使用硅基OLED技术制成的微显示器33时，可以采用白色OLED夹红绿蓝三色滤膜12，如图10所示。

本发明的另一个重要方面是利用多个相邻的像素显示同一信息，即微显示器3所具有的物理像素多于要显示的信息所包含的像素，如图11所示。现有的显示信息的方式如图2所示，现有显示器用11个物理像素(每一个格代表一个物理像素)显示笑脸14，而本发明则用44个物理像素(每一个格代表一个物理像素)显示笑脸14，这样如果其中某一像素由于生产过程中的缺陷而无法正常工作时，则现有显示器则无法显示，而本发明由于具有多个物理像素，则只要有一个物理像素工作正常，也同样可以进行显示，这样对生产过程中的缺陷能够最大限度的容忍，进而可以大幅度提高产品的良频率。

Claims

1. 一种显示器，其特征在于：它包括微显示器、前光源和光学放大系统，其中所述的微显示器的显示屏对角线尺寸在0.5-2.5英寸内，具有超过30万物理像素，其厚度小于10mm，在距所述显示器的屏幕100-400mm的距离内提供分辨率超过250dpi的图像。

2. 如权利要求1或2所述的显示器，其特征在于：它的光学放大系统至少包括一个透镜。

3. 如权利要求3所述的显示器，其特征在于：所述的透镜是菲涅尔透镜。

4. 如权利要求1或2或4所述的显示器，其特征在于：所述的微显示器是采用的硅基液晶技术或采用数字镜子显示技术或采用硅基有机发光器技术或者场效应发光器技术。

5. 如权利要求3所述的显示器，其特征在于：所述的微显示器是采用的硅基液晶技术或采用数字镜子显示技术或采用硅基有机发光器技术或者场效应发光器技术。

6. 如权利要求5所述的显示器，其特征在于：当所述的微显示器是采用的硅基液晶技术时，它还包括偏振膜，所述的前光源放置在使用者的一侧。

7. 如权利要求6所述的显示器，其特征在于：当所述的微显示器是采用的硅基液晶技术时，它还包括偏振膜，所述的前光源放置在使用者的一侧。

8. 如权利要求5所述的显示器，其特征在于：当所述的微显示器是采用的数字镜子显示技术时，所述的前光源放置在使用者的一侧。

9. 如权利要求6所述的显示器，其特征在于：当所述的微显示器是采用的数字镜子显示技术时，所述的前光源放置在使用者的一侧。

10. 如权利要求7-10所述的显示器，其特征在于：所述的前光源包括LED光源。

11. 如权利要求11所述的显示器，其特征在于：所述的LED光源是彩色的。

12. 如权利要求11所述的显示器，其特征在于：当所述的微显示器是采用的硅基液晶技术时，所述的前光源还包括导光板。

13. 如权利要求1所述的显示器，其特征在于：它还包括一套彩色过滤薄膜。

14. 如权利要求1或2或6或7或8或9或10或13所述的显示器，其特征在于：所述的微显示器所具有的物理像素多于要显示的信息所包含的像素。

15. 如权利要求5所述的显示器，其特征在于：所述的微显示器所具有的物理像素多于要显示的信息所包含的像素。

16. 如权利要求1所述的显示器，其特征在于：在所述显示器的表面还包括一个保护层。

17. 如权利要求17所述的显示器，其特征在于：所述的保护层是一个防反射薄膜。

18. 如权利要求17或18所述的显示器，其特征在于：所述的保护层包括一个触摸屏。