CN1095552C - 新型彩色显示器 - Google Patents

Abstract

一种场顺序式彩色显示器，它由多色显示管和双色液晶光阀组成，多色显示管为电流敏感型或电压敏感型或双束荫罩式或栅网式多色显示管。双色液晶光阀由一个液晶盒和两块偏振片组成，它具有滤光作用。通过改变电子束加速电流或加速电压或不同电子束激发相应的荧光粉和改变液晶光阀的状态，可实现彩色显示。这种彩色显示器结构简单，具有高分辨率、高对比度、高亮度、色纯好、低功耗和耐振动性、耐冲击性好等优点，并且制造成本低，可用于彩色电视和用作高分辨率彩色显示器。

Description

新型彩色显示器

本发明是关于场顺序式彩色显示器的改进。

五十年代初，荫罩式CPT研制成功，四十多年来，CPT产量迅速增长，在质量和性能上，都取得了显著进展。由于CPT的优良性能，它们在显示领域获得了广泛的应用。目前在彩色电视和计算机终端显示等领域大量使用着CPT和CDT。随着科学技术和生产的发展以及人们需求的提高，对CPT和CDT的性能，特别对分辨率提出了更高要求。由于荫罩式CRT本身结构的限制，要进一步提高分辨率是很困难的。因此迫切需要开发新的彩色显示器。

最近出现了一种无荫罩的新型彩色显示器，即场顺序式彩色显示器，它由单色显示管和液晶光阀(LCLV)组成，液晶光阀有时称作液晶色闸(LCCS)。单色显示管可同时发出不同基色的光谱，液晶光阀具有滤光片作用，它可在不同的工作条件下，只让某种颜色光通过，从而达到彩色显示目的。场顺序式彩色显示器分为双色场顺序式彩色显示器(双色LCLV/CRT系统)和全色场顺序式彩色显示器(全色LCLV/CRT系统)。它们的特点是分辨率和对比度高、功耗低、颜色稳定以及耐振动性和耐冲击性好。双色LCLV/CRT系统已实用化了，全色LCLV/CRT系统也已研制成功。但双色LCLV/CRT系统显示颜色不多，例如红和绿双色LCLV/CRT系统只能显示红、橙、黄和绿四种颜色。全色LCLV/CRT系统虽能显示全色，但亮度低，蓝基色欠饱和，离实用还有距离。

为了解决上述存在的问题，本发明采用电流敏感型多色显示管或电压敏感型多色显示管或者双束荫罩式或栅网式多色显示管取代单色显示管，将它们和双色液晶光阀组成彩色显示器。这样不仅可以实现全色显像和全色显示，并且能使亮度明显提高和改进蓝光的纯度。

下面进行详细说明。

电流敏感型多色显示管是通过改变电子束的加速电流而获得不同的发光颜色。在这类管子中，一般使用两种粉，例如红、绿粉，其中绿粉的亮度和电流密度呈亚线性关系，红粉亮度和电流密度呈超线性关系，当改变加速电流时，发光颜色可以从绿色变到橙色。当红、绿两种粉的亮度—电流特性互换时，发光颜色可从红色变到琥珀绿色。这类显示管的颜色变化不显著，即颜色分离尚差，仅一种基色能很好显示。

如果将场顺序式彩色显示器中的单色显示管换成电流敏感型多色显示管，那么就可以通过改变电子束的加速电流和通过双色液晶光阀的工作状态来改变发光颜色，从而达到全色显示目的。在这种新型场顺序式彩色显示器中，电流敏感型多色显示管的荧光屏不是采用红、绿两种荧光粉，而是采用三种荧光粉，例如红、绿、蓝粉，其中两种粉，例如红粉和绿粉的亮度—电流特性为亚线性，而另一种粉，例如蓝粉的亮度—电流特性为超线性，或者其中一种粉，例如蓝粉的亮度—电流特性为亚线性，而其余两种荧光粉，例如红、绿粉的亮度—电流特性为超线性。在前一种情况下，当电流密度较小时，多色显示管发出红、绿色混合光，通过改变液晶光阀的工作状态，液晶光阀可仅仅使红光或者绿光通过。当电流密度较大时，多色显示管主要发出蓝光，从而可实现全色显示。

电压敏感型多色显示管是通过改变加速电压即改变电子速度，使电子穿透到不同的荧光粉中，以获得不同的发光颜色。早期曾研究过使用具有电压敏感特性的荧光屏以实现彩色电视，因亮度低，颜色不鲜艳，未获得成功。但电压敏感型多色显示管结构简单，不用荫罩或栅网，因此分辨率高，并且仅通过改变加速电压就可改变发光颜色，所以获得了日益广泛的应用。例如采用红、绿两种粉作成的多色显示管通过改变加速电压可获得红、橙、黄、绿四种鲜艳的颜色。

如果将场顺序式彩色显示器中的单色显示管换成电压敏感型多色显示管，那么就可通过不同能量电子束激发相应的荧光粉和通过改变双色液晶光阀的工作状态来改变发光颜色，达到全色显示的目的。在这种新型场顺序式彩色显示器中，电压敏感型多色显示管荧光屏不是采用红、绿两种荧光粉，而是采用三种荧光粉，例如红、绿、蓝粉，其中一种荧光粉，例如蓝粉可以在低压下发光，而其余两种荧光粉，例如红粉和绿粉仅在高压下发光，或者其中两种荧光粉，例如红粉和绿粉可在低压下发光，而另一种荧光粉，例如蓝粉仅在高压下发光。如果在后一种情况下，当电压较低时，多色显示管发出红、绿色混合光，通过改变双色液晶光阀的工作状态，液晶光阀可仅使红光或绿光通过。当电压较高时，多色显示管主要发出蓝光，这样就可实现全色显示。

荧光屏制造方法有下列三种：

1.混合式法：电压敏感型多色显示管荧光屏采用的荧光粉由三种粉，例如红、绿、蓝粉混合而成，其中一种粉，例如蓝粉或其中两种粉，例如红粉和绿粉的表面有阻挡层(不发光层)。

2.洋葱式法：电压敏感型多色显示管荧光屏采用的荧光粉由两种洋葱式电压敏感型荧光粉混合而组成，其内核分别为两种粉，例如红粉和绿粉，外壳同为另一种粉，例如蓝粉。

3.叠层式法：电压敏感型多色显示管荧光屏为叠层式结构，它的第一层(靠玻屏侧)采用两种粉，例如红粉和绿粉，第二层(靠电子枪侧)采用另一种粉，例如蓝粉，在两层荧光粉之间可设置阻挡层，或荧光屏的第一层(靠玻屏侧)采用一种粉，例如蓝粉，第二层(靠电子枪侧)采用另外两种粉，例如红粉和绿粉，在两层荧光粉之间也可设置阻挡层。

目前在彩色电视和计算机终端显示等领域中大量使用荫罩式或栅网式CPT和CDT。其荧光屏上通常有三组荧光粉条或点，分别采用红、绿、蓝三种粉，三个电子束各自激发相应的荧光粉，从而可实现全色显示。如果将荫罩式或栅网式CPT和CDT中荧光屏上的三组荧光粉条或点改为两组，电子束从三束减少为两束，那么，这种多色显示管可以称为双束荫罩式或栅网式多色显示管。在这种显示管荧光屏上的两组荧光粉条或点中，一组粉条或点采用的荧光粉由两种粉，例如红、绿粉混合而成，而另一组粉条或点采用不同组合的两种粉，例如红、蓝粉混合而成，或者其中一组粉条或点采用的荧光粉由两种粉，例如红、绿粉混合而成，另一组粉条或点只采用一种粉，例如蓝粉。在后一种情况下，一束电子激发蓝粉，发出蓝光，而另一束电子激发红、绿粉，发出红、绿混合光。通过改变双色液晶光阀工作状态，液晶光阀可仅使红光或绿光通过，这样也可实现全色显示。

荧光粉可以采用CPT和CDT用红、绿、蓝粉，例如蓝粉采用ZnS∶Ag，红粉采用Y202S∶Eu，绿粉采用ZnS∶Cu，Au，Al等，也可以采用其它阴极射线管用荧光粉，例如绿粉采用Y202S∶Tb等。

在这种场顺序式彩色显示器中，双色液晶光阀不是采用全色LCLV结构，而是采用双色LCLV结构，它由两块偏振片和中间一个液晶盒所组成。两块偏振片为不同类型的多向性色偏振片。

偏振片、液晶盒是液晶显示器件的最重要部件，它们被大量应用在液晶显示器件中。偏振片是一种产生偏振光的片状光学材料。偏振光的振动局限于某一个特定的方向上，因而偏振光具有方向性。偏振片也具有方向性，偏振片有一个特定的方向指向，称为偏振轴，即透射轴，与该方向垂直的振动被阻挡，与该方向平行一致的振动则可自由通过。因此当未经偏振的自然光经过偏振片后，就成了偏振光。当偏振光通过偏振片时，如果偏振光的振动方向与偏振片的透射轴方向一致，则偏振光不被遮断而可以通过，如果偏振光的振动方向与偏振片的透射轴方向垂直，则将被遮断而不能通过。

液晶盒为半波延迟器，当它处于“off”态时，液晶呈现出双折射效应，起着半波延迟的作用，可使入射的偏振光振动方向从液晶盒中出射时旋转90°。而当液晶盒处于“on”态时，液晶不呈现双折射效应，入射的偏振光振动方向通过液晶盒而不受影响。

下面以电压敏感型多色显示管为例，简要说明双色液晶光阀的在彩色显示器中的作用。假定在这种显示管中仅蓝粉在低压下发光，则其中一块偏振片可选为红蓝—绿蓝多向性色偏振片，其偏振轴红蓝轴和绿蓝轴相互垂直，另一块偏振片为蓝—红绿蓝多向性色偏振片，其偏振轴蓝轴和红绿蓝轴相互垂直。这样在低压下发出的蓝光在通过液晶光阀时，不受影响。而在高压下发出的红光和绿光在通过液晶光阀时，由于液晶盒状态的不同，液晶光阀可仅使红光或绿光通过，从而可实现全色显示。

电流敏感型多色显示管或电压敏感型多色显示管的电子束可以为单束，其加速电压或加速电流可以变化，它与液晶光阀构成完全型场顺序式彩色显示器。电压敏感型多色显示管或电流敏感型多色显示管电子束也可为双束，它们可以具有不同的加速电流或加速电压，激发不同的荧光粉。它们与液晶光阀构成部分型场顺序式彩色显示器。双束荫罩式或栅网式多色显示管与液晶光阀也构成部分型场顺序式彩色显示器。

简而言之，本发明的彩色显示器就是利用双色LCLV/CRT系统的原理实现双基色显示，再利用电流敏感型多色显示管或电压敏感型多色显示管的原理或者利用荫罩、栅网的选色作用进一步实现第三种基色显示，从而实现全色显示。

下面以实例具体说明。

实例1

在图1中，CRT为电流敏感型多色显示管，其荧光屏采用红、绿、蓝三种荧光粉，其中红粉和绿粉的电流特性为亚线性，而蓝粉的电流特性为超线性。P1为红蓝—绿蓝多向性色偏振片，其偏振轴红蓝轴和绿蓝轴相互垂直，P2为蓝—红绿蓝多向性色偏振片，其偏振轴蓝轴和红绿蓝轴相互垂直，两块偏振片都只允许在其偏振轴方向上振动的光通过。C为液晶盒，OA轴为液晶盒的光轴。

当加速电流较小时，CRT发出红、绿混合光。未经偏振的红、绿光通过P1后，基色绿光被垂直偏振，而基色红光被水平偏振。当液晶盒处于“off”态时，液晶呈现出双折射效应，它起半波延迟器的作用，入射的绿偏振光偏振方向旋转90°，而与P2的绿色吸收轴相平行，绿光被遮断。入射的红偏振光偏振方向也旋转90°，与P2的红绿蓝偏振轴平行，红光可通过P2。当液晶盒处于“on”态时，液晶不呈现双折射效应，绿、红偏振光通过液晶盒后，偏振方向均不受影响，因P2的作用，仅绿光通过LCLV系统，红光被遮断。当加速电流较大时，CRT主要发出蓝光，它可以通过LCLV系统。因此通过改变加速电流和改变液晶光阀的工作状态，并且利用人眼的视觉暂留特性，就可实现全色显示。

实例2

在图1中，CRT为电压敏感型多色显示管，其荧光屏采用红、绿、蓝三种荧光粉，其中蓝粉可在低压下发光，红粉和绿粉仅在高压下发光。P1为红蓝—绿蓝多向性色偏振片，其偏振轴红蓝轴和绿蓝轴相互垂直，P2为蓝—红绿蓝多向性色偏振片，其偏振轴蓝轴和红绿蓝轴相互垂直，两块偏振片都只允许在其偏振轴方向上振动的光通过。C为液晶盒，OA轴为液晶盒的光轴。

当加速电压较低时，CRT仅发出蓝光，无论液晶盒处于哪一种状态，它都可通过LCLV系统。当加速电压较高时，CRT发出红光和绿光的混合光(蓝光较弱)。按实例1中的说明，通过改变液晶盒的工作状态，液晶光阀可以仅仅使绿光或红光通过。因此通过改变加速电压和液晶光阀的工作状态，并利用人眼的视觉暂留特性，就可实现全色显示。

实例3

在图2中，CRT为双束荫罩式多色显示管，其荧光屏上有两组荧光粉条，其中一组粉条采用红、蓝两种粉，另一组粉条采用绿、蓝两种粉。P1为红绿—蓝多向性色偏振片，其偏振轴红绿轴和蓝轴相互垂直，它只允许在其偏振轴方向上振动的光通过，而所有其它偏振方向的光则均被吸收。P2为中性色偏振片，O为其吸收轴，它可以分别吸收和通过振动方向与偏振片吸收轴相平行的和垂直的光分量。C为液晶盒，OA轴为液晶盒的光轴。

当两束电子工作时，一束电子只激发红、蓝粉条，它发出红、蓝混合光，另一束电子只激发绿、蓝粉条，它发出绿、蓝混合光。未经偏振的红、绿、蓝光通过P1后，红光和绿光被垂直偏振，而蓝光被水平偏振。当液晶盒处于“off”态时，液晶呈现出双折射效应，它起半波延迟器作用，入射的红、绿偏振光偏振方向旋转90°，与P2吸收轴相平行，绿、红光被遮断。而入射的蓝偏振光偏振方向也旋转90°，与P2的红绿蓝偏振轴平行，蓝光可通过P2。当液晶盒处于“on”态时，液晶不会呈现双折射效应，红、绿和蓝偏振光通过液晶盒后，偏振方向均不受影响。由于P2作用，红、绿光能够通过LCLV系统，而蓝光被遮断。因此通过两个电子束分别激发不同的荧光粉和改变液晶盒的状态，并利用人眼视觉暂留特性，就可实现全色显示。

Claims (4)

1.一种场顺序式彩色显示器，其特征在于它由多色显示管和双色液晶光阀组成，双色液晶光阀由两块偏振片和中间一个液晶盒组成，双色液晶光阀具有滤光片作用，当它处于不同的状态下，双色液晶光阀可只让某种颜色的光通过，多色显示管发出由红、绿光组成的混合光和蓝光两种不同的光或者由红、绿光组成的混合光和由红、蓝光组成的混合光两种不同的光，当此两种不同的光经过双色液晶光阀时，由于双色液晶光阀的滤光作用，在相应的单一显示场中成为红、绿、蓝光之一的单色光，继而在场顺序显示方式下实现全色显示。

2.根据权利要求1的彩色显示器，其特征在于多色显示管为电流敏感型多色显示管，其荧光屏采用的荧光粉由红、绿、蓝三种粉构成，其中蓝粉的亮度—电流特性为亚线性，红粉和绿粉的亮度—电流特性为超线性，或者红粉和绿粉的亮度—电流特性为亚线性，而蓝粉的亮度—电流特性为超线性。

3.根据权利要求1的彩色显示器，其特征在于多色显示管为电压敏感型多色显示管，其荧光屏采用的荧光粉由红、绿、蓝三种粉构成，其中蓝粉可在低压下发光，而红粉和绿粉仅在高压下发光，或红粉和绿粉可在低压下发光，蓝粉仅在高压下发光。

4.根据权利要求1的彩色显示器，其特征在于多色显示管为双束荫罩式或栅网式多色显示管，其荧光屏上有两组荧光粉条或点，其中一组粉条或点采用的荧光粉由红、绿粉混合而成，而另一组粉条或点采用的荧光粉由红、蓝粉混合而成，或者其中一组粉条或点采用的荧光粉由红、绿粉混合而成，另一组粉条或点采用蓝粉。

Images