CN101296382A - 液晶电视机及三基色背光照明系统、液晶显示屏和显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶电视机，特别是场序列激光彩色液晶平板电视机，包括液晶显示器、数字接口电路、视频接口电路、音频接口电路、红外线遥控接收电路和手控电路的制造方法，所述液晶显示器包括一块液晶屏和三基色背光照明系统，所述三基色背光照明系统采用红(R)、绿(G)、蓝(B)三色激光或普通非激光光源。本发明同时公开了用于液晶电视机的三基色背光照明系统、液晶显示屏和显示器，所述技术方案可以有效的提高显示图像的亮度，提高液晶电视显示画面的色饱和度和色域范围。

Description

液晶电视机及三基色背光照明系统、液晶显示屏和显示器

技术领域

本发明涉及视频图像显示技术，特别涉及一种液晶电视机及三基色背光照明系统、液晶显示屏和显示器。

背景技术

目前，液晶平板电视机的显示屏一般采用有源矩阵(Active Matrix，AM)液晶屏，通过行扫描方式驱动、显示一个画面中的所有像素。每一个象素又分成R、G、B三个亚像素，每一个亚像素表面贴有相应颜色的胶带(即滤光片)。显示屏驱动电路将R、G、B三个亚像素的亮度值输出给相应的像素电极，改变电极间液晶的透光率。当白色光线通过时，再通过胶带上的染料吸收其他颜色光线后，只透过红、绿、蓝三种光线来实现彩色显示。现有液晶屏的这种显示彩色方式，在业界称为空间彩色技术，存在色饱和度低、色域窄、透光率低等缺陷。

此外，由于薄胶晶体管(TFT)工艺的限制，有源矩阵液晶屏的面积很难做得大，现有的室内外大面积显示屏只能用发光二极管(LED)来制造。LED屏一般存在耗电量大、发光不均匀及易老化的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公布了一种场序列激光彩色平板液晶电视机，及三基色背光照明系统、液晶显示屏和显示器。

本发明所采用的技术方案：一种液晶电视机，包括液晶显示器、数字接口电路、视频接口电路、音频接口电路、红外线遥控接收电路和手控电路，所述液晶显示器包括一块液晶屏和三基色背光照明系统，所述三基色背光照明系统采用红(R)、绿(G)、蓝(B)三色光源。

一种三基色背光照明系统，包括红(R)，绿(G)，蓝(B)三色光源，所述的三色光源为激光，所述的三色光源可受控发光。所述的三色光源也可以为非激光，所述的三色光源可以受控发光。所述的三色光源还可以是激光和非激光组成的混合光，所述的三色光源可以受控发光。

在上述这三种三基色背光照明系统中，三色背光源包括三色光发生器、一个光反射面和一个光散射面，并且三色光的开起和持续时间能通过电平加以控制。

一种液晶显示屏，所述液晶屏中每一个像素都由独立电极构成，每一个像素的显示状态都是由一个电容器维持；所述电容器可以制作在单晶硅芯片中，电容器与所维持显示状态的像素间距至少大于3毫米，完成所述液晶屏中所有像素的写入时间小于一帧信号周期的50％。。所述液晶屏中每一个像素也可以由透明导线交叉形成，完所述液晶屏中所有像素的写入时间小于一帧信号周期的50％。所述液晶屏中的像素也可以由独立电极构成，每一个像素的显示状态由一个有源器件维持，完成所述液晶屏中所有像素的写入时间小于一帧信号周期的50％。

上述液晶显示屏可以通过相互拼接的方式形成一个显示面积更大的液晶屏。

一种平板液晶显示器，包括上述任何一种三基色背光照明系统和上述任何一种液晶屏。

所述液晶屏由驱动电路和液晶板组成，采用交替场序列显示模式，所述的驱动电路可以将一帧彩色图像信号分成红(R)，绿(G)，蓝(B)三个子帧(场)暂于帧寄存器内，图像显示时由驱动电路按像素地址以极短的时间(小于1/6帧周期)将一个子场，如R场，数据逐一输出至液晶板相应的像素电极上，同时点亮红色背光灯，并使绿、蓝背光灯熄灭。红色灯光持续1/3帧时间后，驱动电路将第二个子场，如G场，数据以相反的驱动电位逐一输出至液晶板相应的像素电极后点亮绿色背光灯并使红、蓝背光灯熄灭；绿色灯光持续1/3帧时间后，以同样方式显示蓝色子场。如此周而复始使显示屏在显示彩色图像信号时，可以在时间上实现混色，而不再需要将每个像素拆成三个亚像素，使屏幕透光率大为提高。在相同功耗条件下提高了显示图像的亮度；如使用激光发生器做背光光源，则显示画面的色饱和度和色域将较白色背光电视机大为提高。

本发明有效提高了显示图像的亮度，提高了液晶电视显示画面的色饱和度和色域范围。

附图说明：

图1：平板激光电视机前方向透视图。

图2：本发明液晶屏的基本结构。

图3：本发明液晶屏玻璃板的另一种做法。

图4：用4层叠瓦状排列法制作一个大液晶屏。

图5：从液晶屏玻璃表面引出像素电极。

图6：驱动电路示意图。

图7：带有金属引脚的液晶屏，图中，a1，a2，a3为液晶屏的顶视图；b1，b2，b3为液晶屏的侧视图。

附图标记说明：

1-场序列激光彩色平板液晶电视机；10-图像显示区；11-驱动电路(芯片)；12-背光；13-接口电路；14-遥控接收器；15-电源；16-手动控制器；20-液晶屏；21-前玻璃基板；22-液晶层；23-后玻璃基板；24-像素电极；25-共用(COM)电极；27-用来做液晶屏后玻璃的玻璃条；28-印制在玻璃条上的导连线；31-阴性金属引脚；32-阳性金属引脚。

具体实施方式

本发明所称的液晶显示电极简称为显示电极，为透明或不透明导体；在显示电极间加上一定电压后可以改变电极间液晶对光的通透性。本发明所称的驱动电路为可以接受外部指令和数据，并根据指令向显示电极施加不同持续时间和不同高低电压的全部电子装置。本发明所称的液晶盒(Liquid Crystal Box；LCB)的主要结构是前后二块玻璃板及夹在玻璃板之间的液晶；前后玻璃板靠液晶面敷有显示电极。本发明所称的液晶板(Liquid CrystalPanel；LCP)为一个或多个带有部分驱动电路的液晶盒。本发明所称的液晶屏(LiquidCrystal Screen；LCS)为带有全部驱动电路的液晶板。本发明所称的液晶显示器(LiquidCrystal Display；LCD)为带有背光发生系统的液晶屏。本发明所称的液晶电视机(LiquidCrystal TV；LC-TV)：带有或不带有数据、视屏、音频、红外线遥控接收电路及手动控制电路接口电路的液晶显示器。本发明所称的独立点阵液晶屏(Independent Matrix LiquidCrystal Display；IM-LCD)，其液晶盒中的每一个像素电极都通过导线直接与液晶盒外驱动电路连接。本发明所称的交叉点阵液晶屏(Cross Liquid Crystal Display；CLCD)，其液晶盒中的每一个像素都通过显示电极交叉方式形成。本发明所称的有源点阵液晶屏(ActiveMatrix Liquid Crystal Display；AM-LCD)，其液晶盒中的每一个像素电极都通过有源器件与液晶盒外驱动电路连接。本发明所称的混合激光，是指在三基色背光中，有一种或两种为激光，剩余的背光为非激光；例如红色背光灯为激光，蓝色和绿色背光为非激光；或红色背光为非激光，蓝色和绿色背光为激光。

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。在以下的说明中，对同一构件及构成元件附上相同的标记。它们的名称和功能也相同。因此，对这些部分的详细说明将不再重复。

如图1所示，激光平板电视机1包括图像显示区10，其采用液晶显示屏来进行图像的显示；显示屏的像素电极引出于图像显示区10的上下端面，并与驱动电路11连接；背光12设置在图像显示区10的左侧，接口电路13、遥控接收器14及电源15设置在图像显示区10的右侧；手动控制器16可设置于图像显示区10的下端面。

本发明的平板液晶显示屏，可应用在图1所示的平板激光电视机上，也可应用在其余视频数据显示装置中，其包括驱动电路及显示板。如图2a、图6所示，显示板由前玻璃基板21、后玻璃基板23以及夹在前后玻璃基板之间的液晶层22组成，前玻璃基板21上设有像素电极24，后玻璃基板23设有共用电极25。像素电极24也可以设置在后玻璃基板23上，相应的共用电极25设置在前玻璃基板21上。用于显示图像信号中同一像素的像素电极24从前玻璃基板21上逐一引出，并与驱动电路的输出端连接。其中图像信号可以是黑白的，或单色的，或彩色的。

驱动电路包括数据、信号接口电路，地址编译器，帧缓存器，数模转换器，移位积存器，像素电容器及电容器接通开关和三基色背光接口电路。帧缓存器又被分为六个RGB缓存区，用来存储视频信号中的RGB亮度值，每一个缓存区都大于或等于一帧图像信号的像素量，六个缓存区共可以存储二帧图像的RGB亮度值(如图6所示)。

液晶显示板可以用常规方法用两片平板玻璃制成(如图2a所示)，也可以由两块以上的液晶板拼接而成。图4是将显示板以四层叠瓦方法拼接起来而制成的一个面积更大的液晶板。液晶板也可以先在一块玻璃条27上印好导连线28图案(如图3a所示)，将玻璃条互相叠起来并粘贴后，打磨做成一个玻璃平板(如图3b所示)，然后，与另外一块平板玻璃一起做成一个液晶显示板；这种显示板的后玻璃基板由至少两条玻璃条拼接而成，后玻璃基板的面积稍大于前玻璃基板，其中像素电极24可以用丝印等方法(优选光刻方法)，将透明导体(优选氧化铟锡)做成方块状粘贴在液晶盒后玻璃基板21上，如图2b所示；也可以将透明或不透明导体做成丝状图形，如“王”字形、“田”字形等，粘贴在液晶屏后玻璃基板21上，如图2c、图2d所示；还可以直接以点状导体做像素电极，同时将共用(COM)电极25做成互相连在一起的方块状图形，如图2e所示。用于显示图像信号中同一像素的像素电极24可以通过导线从液晶屏玻璃板的表面引出，如图3所示；也可以穿透液晶屏玻璃板而从玻璃板的背后引出，如图5所示。当显示屏采用一个像素电极显示图像信号中同一像素时，即采用单畴方式显示图像信号的一个像素时，本发明显示屏中不同的像素电极24将逐一引出，并连接至驱动电路；当显示屏采用2个或2个以上像素电极显示图像信号中同一像素时，即采用双畴或多畴方式显示图像信号的一个像素时，本发明显示屏中同畴的所有像素电极24将一并引出，并连接至驱动电路。

在本实施例中，三色背光源为三基色发光二极管(LED)。显示屏的驱动原理如下：如图6所示，当第一帧彩色视频信号进来时，地址编译器根据像素所在的行列将一帧图像信号中的RGB亮度值分别存入帧缓存器的相应地址。第二帧视频信号进来时，在将图像信号中的RGB亮度值分别存入帧缓存器的相应地址的同时，移位寄存器开始依次逐个打开像素电容的开关并将第一帧图像中的红色亮度值通过DA转换器写入像素电容中，同时向背光接口电路发出红灯亮，其它灯灭的指令。当时间到达1/3帧周期的时候，移位寄存器再次开始依次逐个打开像素电容的开关并将第一帧图像中的绿色亮度值通过DA转换器进行相位反转后写入像素电容中，同时向背光接口电路发出绿灯亮，其它灯灭的指令。当时间到达2/3帧周期的时候，移位寄存器再次开始依次逐个打开像素电容器的开关并将第一帧图像中的蓝色亮度值通过DA转换器写入像素电容器中，同时向背光接口电路发出蓝灯亮，其它灯灭的指令。如此周而复始便可以完成彩色视频的显示并使存储电容的输出电压呈交流变化，避免液晶显示屏工作于单方向电压而受损。

背光光源可以安装在液晶屏的侧面，也可以安装液晶屏的背面或其他位置。安装在液晶屏背面或其他位置的背光可以直接照射在液晶屏的背面，也可以通过光纤或光反射方式将背景引导到液晶屏的侧面或其他的部位。背光光源可以是三基色激光灯或非激光灯，也可以是粘贴着三基色滤光片的白光灯。驱动电路可以集成在一个单晶硅芯片中，也可以分别集成在几个单晶硅芯片中。

本发明显示屏的具体制造过程如下：

实施例一、一个适合公共场所显示的显示屏

显示屏的主要技术指标为：

总显示面积1024mm×1024mm；总像素量：64×64＝4096；单个液晶盒显示面积：128mm×128mm；象素间距：16mm；像素电容、电容开关及移位寄存器被集成在一个面积为1mm×1mm的单晶硅芯片中，芯片表面排列了32个像素驱动管脚，管脚间距为0.1mm×0.1mm，管脚面积为0.1mm×0.1mm。

总制造过程分为二步，显示单元制造和整体屏制造。制造显示单元时，首先按常规方法制造TN型独立点阵液晶盒，每个液晶盒的像素量为8×8共计64个。像素间距为16mm，每个像素由ITO(氧化铟锡)导线单独引出，所有像素电极和COM线被引到液晶盒二侧的玻璃表面。然后，将二棵上述芯片分别用各向异性导电热胶粘贴在液晶盒的二侧，注意，使芯片管脚与像素管脚对齐。用金属夹引脚将二棵芯片的电源、控制及信号线引出，如图7所示。该金属夹分为阴阳二种，阴性金属夹有一个弹性圆环，阳性金属夹有向液晶屏内侧弯曲一个圆柱，此圆柱正好可以插入阴性金属夹的圆环中并保持良好的接触。

制造整体屏时，首先将8个上述显示模块排成一列，将上一个上述显示模块的插脚插入下一个显示模块的插环中，然后，将8列模块进行叠瓦状排列、固定，一个独立像素显示屏就做成了。

实施例二、一个适合家庭室内显示的显示屏

显示屏的主要技术指标为：

总显示面积1536mm×864mm(69吋)；总像素量1920×1080；象素间距0.8mm；驱动芯片设置在显示区的上下两端。

首先在一块厚0.8mm的大玻璃板的一侧印好相互平行的0.5mm宽的导连线，并将其裁成宽5mm长1000mm的玻璃条；将1920条上述玻璃条互相叠起来并粘贴、打磨做成一个玻璃平板，用作液晶盒的一块玻璃板。然后，与另外一块印有ITO膜的平板玻璃一起按常规方法制造TN型液晶盒。这样，一个像素量为1920×1080，像素间距为0.8mm的液晶盒就做成了。将实施例一中的单晶硅芯片进行高密度化设计后使其与玻璃版上的显示电极连接并连接驱动电路的其它部分，一个总显示面积为69吋的高清晰度平板液晶屏就做成了。将此液晶屏与各种图像接口电路接并装上激光背光灯后，一个高清晰度平板液晶激光电视机就做成了。

Claims (10)

1.一种液晶电视机，包括液晶显示器，包括或不包括数字接口电路、视频接口电路、音频接口电路、红外线遥控接收电路和手控电路，其特征在于：所述液晶显示器包括一块液晶屏和三基色背光照明系统。

2.一种三基色背光照明系统，其特征在于：包括红(R)，绿(G)，蓝(B)三色光源，所述的三色光源为激光，所述的三色光源可以受控发光。

3.一种三基色背光照明系统，其特征在于：包括红(R)，绿(G)，蓝(B)三色光源，所述的三色光源为非激光，所述的三色光源受控发光。

4.一种三基色背光照明系统，其特征在于：包括红(R)，绿(G)，蓝(B)三色光源，所述的三色光源为激光和非激光组成的混合光，所述的三色光源可以受控发光。

5.根据权利要求2至4中任一权利要求所述的三基色背光照明系统中，其特征在于：所述三色背光源包括三色光发生器、一个光反射面和一个光散射面，并且三色光发生器可以受控发光。

6.一种液晶显示屏，其特征在于：所述液晶屏中每一个像素的显示状态都是由一个电容器维持，所述电容器可以制作在单晶硅芯片中，电容器与所维持显示状态的像素间距至少大于3毫米，完成所述液晶屏中所有像素的写入时间小于一帧信号周期的50％。

7.一种液晶显示屏，其特征在于：液晶屏中每一个像素由透明导线交叉形成，完所述液晶屏中所有像素的写入时间小于一帧信号周期的50％。

8.一种液晶显示屏，其特征在于：所述液晶屏中每一个像素的显示状态都是由一个有源器件维持，完成所述液晶屏中所有像素的写入时间小于一帧信号周期的50％。

9.一种液晶显示屏，其特征在于：所述的液晶显示屏为权利要求6至8中任一权利要求所述的液晶显示屏通过相互拼接的方式形成一个显示面积更大的液晶屏。

10.一种平板液晶显示器，包括三基色背光照明系统和液晶屏，其特征在于：所述三基色背光照明系统为权利要求2至4中任一权利要求所述的三基色背光照明系统；所述液晶屏为权利要求6至9中任一权利要求所述的液晶屏。

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