CN1214495A - 拼接式lcd大屏幕平板显示器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种拼接式液晶(LCD)大屏幕显示器。通过光路和电路的巧妙配合,避开制造大屏幕、高清晰度LCD显示器中难以逾越的高难技术、高设备资金投入等障碍,以目前已经成熟的技术和现有设备,制造出低成本的大屏幕、高清晰度LCD显示器。光路上利用透镜、光栅的聚焦和分光作用,使LCD的象素电极的面积得以缩小而不影响开窗率。电路上采用降低驱动频率和各模块分别驱动,使LCD光阀的制造难度得以下降。

Description

拼接式LCD大屏幕平板显示器

本实用新型属于一种平板显示器，特别是一种制造难度低、成品率高、成本低、可以随意拼接成各种尺寸和各种清晰度的LCD大屏幕显示器。

增大显示器屏幕的尺寸、减小其厚度、提高其清晰度、扩大其视场角、降低其成本，是LCD等平板显示屏研制者的共同奋斗目标。

增大LCD显示屏幕的尺寸，目前有三种方法：

①单片式：即直接增大LCD屏幕尺寸，增加象素数(比如把单片LCD的象素数增加到几百万)。该方法的致命缺点是成品率低、制造技术难度高、设备投资大、成本高。

②投影式：通过光学放大，把本来尺寸不大的LCD屏的图象投射到大屏幕上。该方法的主要缺点是需要一个较大的光路空间，其亮度也受限制。

③简单拼接式：拼接法是化大为小、化难为易的好方法。每个拼块(或称标准模块)只显示整个大屏幕的一小部分，其象素数少、成品率高、成本低。但目前采用的简单拼接法有两大弊病：其一是拼缝和开窗率问题，模块拼接在一起必定有拼缝；每个模块要有驱动电路，各模块之间又有互联的引线；把各模块装成一个大屏还要有支架和固定点等，这些因素都会降低LCD的开窗率。尤其对于透射式LCD，其影响更大。其二是视场角问题：由于简单拼接式的每个模块都是LCD，因此无法避免LCD视场角不够大的弊病。

本实用新型的目的是回避制造大屏幕、高清晰度LCD显示器中难以逾越的高难技术、高设备资金投入等障碍。以目前已经成熟的技术和现有设备，制造出低成本的大屏幕、高清晰度LCD显示器。

本实用新型的上述目的，可以通过下列图文的详细描述得以确证。

图1.示出了简单拼接式LCD的2×2象素拼块。其中1为上玻璃基片，2为下玻璃基片，3为电极引出线，4为LCD上下电极重叠部分(即有效显示窗口)。

图2.示出了本实用新型的标准模块结构剖面。其中1为透镜(或光栅)阵列，2为LCD光阀阵列，3为背面投射式显示屏幕，4为塑料框架。

图3.示出了本实用新型的一种LCD光阀。其中1.2.3.分别为红绿蓝滤色膜，4为对应的象素电极。

图4.示出了用棱镜(或光栅)分光时对应的LCD光阀配置。其1为棱镜(或光栅)，2为LCD光阀，3为对应于红绿蓝的象素电极。

图5.示出了一种降低行扫描频率的方框图。其中1为多端口RAM作成的帧存贮器，2为该存贮器的逐行高速存入端口，3为该存贮器的分区多端口同时读出口。

现在回到图1.，由图不难看出，这种简单的拼接式模块，明显地存在着前面已经提到的拼缝大、开窗率小、视场角小等弊病。

而图2.所示的结构可以完全克服上述弊病。其基本原理是入射光经过透镜1聚焦，再通过受控的LCD光阀2，最后投射到显示屏幕3上，该屏幕应是特制的由整块玻璃、塑料、布匹等为原料制成的专用屏幕。由光路我们可以看出：

①显示屏幕的显示面积基本上就是入射光的面积，即开窗率接近100％，拼缝也极小。

②LCD光阀的象素电极面积可以大大缩小(见图3.的4)。

除光路所要求的空间外，图2结构中还存在着很多可利用的空间(包括LCD上未被象素电极占用的空间)。

本实用新型所提供的图2所示的标准模块结构，加上下面陆续提到的进一步降低制造难度和改善性能的措施，可以获得下列有益效果：

一、从显示屏画面效果看：

①开窗率大、拼缝小、有效显示面积得到充分利用。

②完全的平面显示。由于是背投屏幕，因此不存在LCD视场角不够的弊病。

③彩色画面混色效果好。受LCD控制的红绿蓝三基色光，经过光路散射，以及塑料框架的隔离和漫反射，最后投射到屏幕上的光将是混色后的光。即使观察者离屏幕很近，也难以用肉眼分辨每个象素中的红绿蓝光色点所占的区域。

④可以随意拼接成各种尺寸和各种清晰度的大显示屏，直至制作大屏幕、高清晰度电视。比如我们采用规格为32×32象素、每个象素为10mm×10mm的标准模块。只要用12×8＝96块标准模块，就能拼接出外形尺寸为3.84m×2.56m，象素数为384×256的显示屏。

二、从降低LCD制造难度和提高性能价格比看：

①标准模块的象素数少(如：32×32＝1024)，每个象素尺寸大，可以大大降低LCD的制作难度。若采用冗余技术(在各个象素上，制作两个或多个TFT的方法作为降低点缺陷数的一种措施)，完全可以达到100％的成品率。

②由于象素尺寸大，可以用印刷法印刷彩色滤色膜。与其他方法相比，印刷法简单、成本低廉，且可以采用无机材料，其耐热和耐气候性优越。

③若采用棱镜或光栅阵列分光，并在与红绿蓝相应的色光位置，配置LCD光阀(参见图4)，还可以省去彩色滤色膜，这样的话，不但降低了成本，也避免了滤色膜引入的弊病，对进一步提高LCD彩色显示性能有好处。

④可以把LCD驱动电路同时集成在未被象素电极占用的空间内，不但可以降低成本，同时也可以提高整个显示屏的可靠性。这样做的突出优点是极大地减小了模块之间及模块与显示控制器之间的联线数目。

⑤若采用图5.所示的降低驱动频率的方法，还可以降低在同一块衬底上集成驱动电路的难度。先说明图5如何降低行扫描频率：设高速存入一行所需时间为t，则存满一帧共需mnt时间(帧存贮器分成m区，每区都有n行)。现在要在下一帧以相同的时间mnt，由m个端口同时读出(即读完每一区的时间仍为mnt)，那么读一行的时间t1＝mnt/n＝mt。读一行数据送给显示屏去显示相应的一行。因此，LCD的驱动频率可以降低m倍。仍以前面的384×256象素的显示屏为例，如果拿该屏播放PAL制电视，则A/D变换的取样频率为384/52μs≈7.38MHz，其中52μs为行有效时间。若把256行分成四区(每区有64行)，则LCD的驱动频率就可能降至1.84MHz。再说说降低驱动频率对LCD驱动电路集成化的好处。我们知道，以相同的材料和工艺，把所有的电极母线驱动器和TFT矩阵皆集成在同一块衬底上是非常理想的。但α-Si、P-Si载流子迁移率低，所集成的TFT管的响时间很慢，不足以跟上电视速率。现在采用了上述降低驱动频率的措施之后，就能跟上电视速率了。

⑥由于每个模块的总象素数少(扫描行数少)，且各模块分别驱动，加上采用上述降低驱动频率措施，将克服直接寻址的无源距阵LCD因扫描线数多而影响对比度的障碍，做出高对比度、高分辨率的大屏幕显示器。此时驱动电路不能集成在同一衬底上，必须另外集成好，把芯片贴在LCD空隙处并与电极键合好。

三、有良好的整体性能：

①本实用新型所提出的标准模块，其中每个部件都是由相同的模具或版图制作出来的，具有良好的互换性，可维修性。

②除LCD外，透镜(光栅)阵列对显示屏性能的影响最大，也是影响屏体厚度的决定因素。在制造上可以借鉴光栅复制、光盘制造、精密模具制造等先进技术，进行工业化大生产，而关键却在巧妙、精密的设计上。

③塑料框架除光路要求的隔离、漫反射作用外，主要用来固定安装LCD光阀阵列、透镜(光栅)阵列，并起整个显示屏的支撑骨架作用。设计精巧的塑料模具，可以保证足够的机械强度(在可利用的空间内置入加强筋同时配合模块间互锁)和较好的安装方便性，同时能美化整个屏体。

④综上所述，由标准模块拼接成的LCD大显示屏，属于比较理想的轻薄型平板显示屏。它对背投光的利用率高，可以制成窗挂式显示屏，直接利用白天室外亮度总比室内高的特点，省去照明，成为节能型显示器。对于几十平方米的窗挂式LCD显示屏，只需消耗几十伏安控制功率就能正常运行。若把该显示屏挂到室外去，用背灯光照明，其画面亮度可做得比投影式高得多。由于是大面积照明，对散热也十分有利。

Claims (3)

1.一种包括透镜，光栅阵列，LCD光阀阵列，塑料框架和背投屏幕的拼接式LCD显示模块，以及能降低LCD光阀制造难度的二项电路措施。

其特征是利用透镜、光栅的聚焦和分光作用，使LCD的象素电极的面积得以缩小，而不影响开窗率。那么LCD玻璃衬底上未被象素电极占用的大片空间，就可以用于集成驱动电路和互连引线，并允许移动象素位置使其与分光投射到LCD上的红绿蓝彩色光相对应，因此省去了彩色滤色膜。

其特征是利用LCD光阀分别控制红绿蓝三基色光的透过率和光路的散射、漫射效果。使投射到屏幕上的光，是经过混色后的各种亮度、颜色的光。显示屏幕的视场角大，平面显示效果好。

2.根据权利要求1所述的能降低LCD光阀制造难度的二项电路措施之一。

其特征是利用多端口RAM帧存贮器的分区多端口同时读出技术，降低行扫描频率，即降低与LCD集成在同一块衬底上的驱动电路的频率。使低迁移率的α-Si、P-Si集成的驱动电路也能适应电视的要求。

3.根据权利要求1所述的能降低LCD光阀制造难度的二项电路措施之二。

其特征是利用拼接式模块象素数少，各模块分别驱动的特点，加上权利要求2的降低驱动频率措施，使无源矩阵LCD能做出高对比度、高分辨率的大屏幕显示器。

Images