CN1350281A - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置,其以高对比度和宽的视域范围对图象进行显示,并具有优良的可识别性。本发明的装置包含:背景光部分,用于输出多种颜色的表面光;和液晶光阑部分,用于通过分别开/关设置在显示屏上的一个或多个光阑而对从背景光输出的表面光的传输和断开进行控制。液晶光阑部分使用上述多种颜色的光所共用的一个像素形成作为彩色显示图象的最小单位的每个点,并通过一个光阑对像素进行控制。

Description

液晶显示装置

本发明涉及一种在车站、机场等地用做室外广告板的引导板的液晶显示装置。

本发明同样可提供一种小型的个人液晶显示装置。然而，如上所述，更希望将它用在车站、机场等地供公众所使用的大型液晶显示装置。

由于液晶显示装置可显示各种格式的信息，且只需通过改变显示程序就可容易的对信息内容进行改变，其已经替代了在车站、机场等地所使用的传统的作为引导板的传统的机械显示板。另外，液晶显示装置已经广泛的被用做街道商店中的广告牌。

近来，对人物和图像已经不用单色对进行显示，而是采用可选择转换多种颜色的使用液晶显示器(此后称为“多色显示器”)的十分显眼的颜色。

图1中示出了传统的彩色(多色)液晶显示装置的结构框图。

传统的液晶显示装置基本上包含：用于输出用做表面照明的白光的背景光1(例如白光源和光散射板)；用于发射(将光阑打开)白光或对应红(R)、绿(G)和蓝(B)的像素对其进行关闭(光阑关闭)的液晶光阑面板2；用于对应液晶光阑面板2上的每个像素分配红、绿或蓝光的彩色滤波器3。

液晶光阑面板2通常被称做LCD(液晶显示)面板，通过设定为R、G和B的每个像素所安装的光阑的开/关状态(其根据液晶的光传输特性而被打开和闭合)而对各个像素的光的发射和断开进行控制。液晶光阑面板2具有竖直和水平的像素组阵列。一个像素组2a的阵列包含用于基色光R、G和B的像素。彩色滤波器3具有对应像素组2a中的像素而设置的用于R、G和B的彩色滤波器3。当液晶光阑面板2中的像素进入发射状态时，从背景光1所发射的白光穿过像素，然后穿过彩色滤波器3，从而输出各种颜色的光。

通过设置在液晶光阑面板2中的驱动电路2b驱动液晶光阑面板中的各个像素。每个驱动电路2b开/关每个像素，并根据来自驱动装置的控制信号进行工作，用于驱动整个液晶显示装置。

当设计用于公众使用的大型液晶显示装置时，上述的液晶显示装置被用做液晶显示单元。在水平和竖直方向至少使用多个液晶显示单元，这样可获得大的液晶显示屏。

图2A、2B和2C示出了多色显示装置的原理。

液晶光阑面板(LCD面板)具有竖直和水平的像素组阵列，该阵列包含分别用于红(R)、绿(G)和蓝(B)的三种像素(一个像素对应一个光阑)，如图2A中所示。通过操作驱动电路而对每个像素(光阑)的开/关进行控制。当显示彩色图像时，如图2B和2C中所示，通过适当的对R、G和B的像素进行组合并进行激励可发出R、G和B的光。根据颜色混合的原理可显示出各种的颜色。例如，为了产生红色，只激活液晶光阑面板2中的用于R的像素，而用于G和B的其他的像素则被关闭，如图2B中所示。因此，液晶显示装置显示红色。当要在液晶显示装置上显示白色时，如图2C中所示，则需激活所有用于R、G和B的像素。然后，通过对R、G和B颜色的混合，可显示出白色。

另外，根据所需显示的人物、符号、图形等，借助对设置在液晶光阑面板2中的多个像素组进行控制而可对含有各种信息的彩色图像进行显示。在此情况下，对用于R、G和B的包含三种类型像素的一组像素进行处理，作为表示彩色显示图像的最小单位，在这里是指一个点。

例如，当要在车站显示关于将要到达的火车的信息时，可用特定的颜色显示要到达列车的类型，例如“特快”、“普通”等。当用红色表示特快列车而用绿色表示普通列车时，激活液晶光阑面板中的每个点，从而由这些点可显示出“特快”的文字。此时，由于以红色显示字符，在三种像素中只激活用于R的有关形成点的像素。因此，可将“特快”的字符显示为红色。类似的，当以绿色显示“普通”的字符时，激活液晶光阑面板的每个点，从而可显示字符“普通”。为了以绿色显示字符“普通”，在三种像素中只激活用于形成每个点的用于G的像素，而其他的像素被关闭。因此，可使绿色显示“普通”的字符。

如上所述，在传统的彩色液晶显示装置中，将白色的光源用做背景光源，而通过选择的开/关液晶光阑面板中的用于R、G和B的像素，用任意的颜色显示所需的图像。然而，在此系统中，所需的孔径比要小，这是因为作为彩色显示图像的最小单位的一个点被分为用于R、G和B的三种像素。

在本申请中，孔径比被限定为“激活的像素的面积”与“一个点的总面积”之比。在上述的传统的系统中，用于R、G和B的每个像素的面积小于一个点的总面积的三分之一，如图2A到2C中所示。因此，当显示基色时，即红、绿和蓝，只激活一个点中的一个像素。因此，孔径比等于或小于1/3。另外，当要显示通过将红、绿和蓝三种基色的两种相混合所获得的浅蓝、紫色、黄色等颜色时，激活一个点中的两种像素。在此情况下，孔径比等于或小于2/3。

因此，如果孔径比小，则所显示的图像的对比度降低，视域范围也变小，从而降低装置的可识别性。因此，传统的彩色液晶显示装置不适合用于需要高对比度和宽的视域范围的公共显示(街道的广告，车站的到达列车的导引牌等)。即，由于传统的液晶显示装置的对比度低，就存在这样的一个问题，即根据太阳光的入射角根本无法识别所显示的图像，或者当对角看时无法识别所显示的图像。

图3A和3B示出了如上所述传统的液晶显示装置的一个实例，其可单色(包含单色图像)而不是多色对图像进行显示，在本申请中描述的液晶显示装置其作为一个液晶显示单元。通过在竖直和水平方向设置多个液晶显示单元，可形成大的显示屏。

图3A和3B中所示的液晶显示装置包含可为单色光源的背景光源，和液晶光阑面板(LCD面板)12。

将背景光源11设置在装置的壳体13中，如图3A中所示，其可为单一的白色光源，或为LED，即如图3B中所示，为单色光源。另外，可利用固定光散射板将来自光源的光散射为表面光。

在TN系统中对液晶光阑面板12进行控制，接收从背景光源11的背部发射的光，并对应从来自外部控制装置的显示信号通过驱动电路14打开和关闭光阑。即，背景光源11的光通过光阑打开像素，并被阻止进入其他的区域。

通过外部信号可打开和关闭液晶光阑面板12的每个光阑，通过打开设置在液晶光阑面板12上的显示屏中的像素的光阑，使得背景光源11的光向前通过液晶光阑面板12，将未被设置为开通的像素的光阑关闭，阻止光的通过。因此，当显示单色时，对应每个光阑的一个像素为显示图像的最小单位。

如上所述，传统的用于显示单色的液晶显示装置通过控制液晶光阑面板12的每个光阑的开/关而对在其背部发射的光的传输和阻止进行切换，从而在屏幕上进行单色显示。例如，当显示一个字符时，打开与要被显示的字符形式对应的像素的光阑，将其他区域的光阑关闭，以便将所需字符的背景显示为黑色。因此，通过增强字符部分和背景部分之间的对比度，可获得高清晰度和高识别度的屏幕显示。

然而，对于当前的液晶光阑面板，通过关闭光阑无法完全将光阻止。即，液晶分子的非均匀分布使得某种程度的光通过。因此，当使用白光源时，通过切断光源而要显示为黑色的部分呈现出深兰色，当使用彩色光源时，任何除黑色以外的暗色都依赖于光源的颜色。如果背景不是黑色，背景部分和字符部分之间的对比度很弱，从而无法获得液晶的光阑效果。在图1中所示的彩色液晶显示装置中同样存在这样的问题。在如图3A和3B中所示的在液晶显示装置中将液晶光阑面板固定在显示屏前面的结构中的问题更加严重。

为了解决上述问题，对各种的系统进行了尝试。然而，无法找到合适的解决方案。下面对传统的系统及其问题进行描述。

负(通常为黑色)显示TN单板系统

此类系统对电压接通部分显示为白色，而对电压断开部分显示为黑色。视域的角度很宽，响应速度大约为50ms，通过对间隙进行设定可增大速度，即单元间隙(单元厚度)，用于装入液晶材料。背景颜色大致为暗兰色，不是足够的黑。此系统可用于灵活的公共显示装置。

正(通常为白色)显示TN系统(包含单板和多板)

其原理与TN系统相同。然而，在此系统中，通过使用小的视域角可将图像显示为黑色。

G.H系统和H-TN系统

将液晶与染料混合使液晶显示为黑色。然而，为了使颜色足够的黑，单元要厚，并包含不同量的颜料。因此，厚单元会降低响应速度，不太适合用于灵活的公众显示。

强的介电系统

可获得宽的视域角和高的响应速度。然而，需要非常薄的单元，结果产量很低。另外，还存在的问题是可接受的温度范围窄，并由于液晶材料的性质使得抗机械震动能力差。

在STN系统中使用相差板的系统

该系统与负显示TN系统类似。当获得黑的显示时，只可获得窄角的视域。

本发明的一个目的在于解决上述的传统技术中存在的问题，并提供一种具有高对比度、宽角视域和非常高识别度的液晶显示装置。为了实现上述的目的，根据本发明的液晶显示装置的结构如下。

首先，根据本发明的第一方面的液晶显示装置可显示多色图像，并包含：背景光部分，用于输出多种颜色的表面光；和液晶光阑部分，用于控制通过单独开/关设置在显示屏上的一个或多个光阑而从背景光部分输出的表面光的传输和断开。液晶光阑部分形成每个点，其为彩色显示图像的最小单位，使用与上述的多个颜色的光共同的像素，并通过一个光阑控制像素。

根据第一方面，背景光部分需发射多种颜色的光，且在液晶光阑部分的结构中，作为彩色显示图像的最小单位的每个点与一个像素对应，该像素被所有的多色光共用。其结果，不再需要传统的用于显示多色图像的彩色滤波器。然后，通过液晶光阑部分的结构，使得作为显示图像的最小单位的一个点可通过一个像素构成(一个光阑)。其结果，可大大的提高孔径比。原则上，在与要显示的颜色无关的情况下，孔径比几乎接近1/1(当显示主色时，传统装置的孔径比最大为1/3)。因此，可大大的增大对比度和视域角，从而获得高识别度的多色液晶显示装置。该装置非常适合用做大尺寸公共液晶显示装置及小的个人液晶显示装置。

根据本发明的第二方面的液晶显示装置可形成为单色液晶显示装置或多色液晶显示装置。在其基本的结构中，该装置包含：背景光部分，用于输出表面光；和液晶光阑部分，用于通过单独开/关设置在显示屏上的一个或多个光阑而控制从其背部光部分输出的表面光的传输和断开。液晶光阑部分包含多个液晶光阑面板，该面板都具有相同的光阑结构。通过这些多个液晶光阑面板的结构，从而对于相同坐标的光阑可彼此重叠在显示屏上。重叠的光阑在显示屏上形成一个像素。

根据本发明的第二方面，当其具有匹配的像素位置时，多个(两个或多个)液晶光阑面板可彼此重叠。因此，如果将像素设置为接通，则与像素对应的重叠的光阑都同时打开。类似的，如果像素被设定为断开，则与像素对应的重叠的光阑都同时关闭。当像素被接通时，来自背景光部分的光通过多个处于打开状态的光阑。另一方面，当像素被断开时，通过处于闭合状态的多个光阑可有效的切断来自背景光部分的光。在围绕像素的区域，通过多个像素处于闭合状态的液晶光阑可有效的切断来自背景光部分的光。

因此，通过将两个或多个液晶光阑面板重叠，可大大的提高对显示屏上对被阻止区域上的光的阻止能力。其结果，可获得具有高对比度和高识别度的液晶显示装置。

可将上述的本发明的第一和第二方面进行结合，从而进一步提高其可识别性。

另外，可将本发明用于小的个人液晶显示装置，但最好作为构成大公共液晶显示装置一部分的各个液晶显示部分。

另外，当安装液晶显示装置时，从显示质量和可操作性的角度来看，可将下面的结构加到根据本发明的第一和第二方面的液晶显示装置中。

例如，液晶显示装置可包含：第一部分(该部分至少包含上述的液晶光阑部分，用于驱动液晶光阑部分的驱动电路部分，和用于对来自上述背景光源的输出光进行反射的反射壳体)；和第二部分，(该部分至少包含上述背景光部分的光源和用于驱动光源的驱动电路)。第二部分需要可自由的安装到第一部分上或从其上卸下。

通过上述结构，如果要更换光源，则包含液晶板、反射壳体的第一部分被保留，而只替换包含光源和驱动电路部分的第二部分。因此，通过只对所需的部分进行替换，可大大的节约替换的原材料和成本。

在另外的一个例子中，通过在竖直和水平方向中的至少一个方向上设置多个液晶显示装置，而使具有液晶显示屏的液晶显示装置构成为一个液晶显示部分。在液晶显示部分的盖壳上，在与相邻设置的另外一个液晶显示部分相对的至少一侧上向内设置高度降低的台阶，并在降低的台阶上固定印刷板，在印刷板上固定用于驱动液晶光阑部分的驱动电路。

通过上述的结构，可降低被固定到每个液晶光阑部分的边上的印刷电路板部分的高度。因此，当通过设置多个液晶显示部分而构成大的液晶显示屏时，可使相邻的液晶显示部分之间的距离变小。其结果，在多个液晶显示器上显示的图像之间的边界变得模糊，由此可大大的提高显示器的质量。

图1示出了传统的彩色液晶显示装置的结构轮廓图；

图2A、2B和2C示出了使用传统彩色液晶显示装置的多色图像的显示原理图；

图3A和3B示出了用于显示单色图像的传统的液晶显示装置的结构示意图；

图4为根据本发明的第一实施例的用于显示彩色图像(多色)的液晶显示装置的透视图；

图5为图4中所示的液晶光阑面板22中的点的结构示意图；

图6A和6B示出了对于液晶光阑面板22的点，当将用于红色的像素接通时的接通状态和当用于白色的像素接通时的状态示意图；

图7示出了背景光21中设置发光二极管的实例示意图；

图8示出了发射表面光的背景光21；

图9A和9B示出了根据本发明的第二实施例的液晶显示装置的结构示意图；

图10示出了根据本发明的第二实施例的液晶显示装置中的阻断光的原理的示意图；

图11A、11B和11C示出了根据本发明的第二实施例的用于液晶光阑面板的第一重叠方法的示意图(图11A为正视图，图11B为侧视图，图11C为平面图)；

图12A和12B详细示出了图11B中所示的导件35及其邻接部件的示意图；

图13示出了根据本发明的第二实施例的液晶光阑面板的第二重叠方法的示意图；

图14A和14B示出了使用用于校准的夹具对液晶光阑面板进行校准的实例的示意图(图14A为平面视图，图14B为侧视图)；

图15A到15D示出了在重叠的液晶光阑面板之间插入一个间隙材料的实例的示意图；

图16示出了当根据液晶光阑面板的数量设置驱动电路时的连接状态的示意图；

图17A到17G示出了当通过一个驱动电路驱动两个液晶光阑面板时用一个驱动电路将每个液晶光阑面板连接的示意图；

图18示出了根据本发明的第三实施例的液晶显示装置的示意图；

图19示出了可被向第一部分U1自由固定及取下的第二部分U2的结构示意图；

图20A和20B示出了设置在反射壳体63背部上的孔径的示意图(图20A为平面图，图20B为沿A-A的截面示意图)；

图21A和21B示出了设置在反射壳体63的背部上的孔径的另外一个实例的示意图(图21A为平面图，图21B为沿B-B的截面示意图)；

图22A、22B和22C示出了具备不同类型光源的多种第二部分U2的示意图(图22A示出了将荧光或阴极射线管作为光源，图22B示出了作为光源的发光二极管，而图22C示出了白炽灯)；

图23A、23B和23C示出了根据本发明的第四实施例的液晶显示装置中的背景光反射壳体的示意图(图23A为正面视图，图23B为侧视图，而图23C为沿C-C的截面视图)；及

图24A和24B示出了根据本发明的第四实施例的液晶显示装置的示意图(图24A为正视图，图24B为侧视图)。

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

根据本发明的各个实施例的液晶显示装置被设计用在大型液晶显示屏中。即，使用具有下面结构的液晶显示装置作为一个液晶显示单元，至少在水平和竖直方向的其中一个方向上设置多个液晶显示单元，从而获得一个大型液晶显示屏。很明显的，本发明并不限于大型的公共装置。

第一实施例

下面将对图4中所示的根据第一实施例的彩色液晶显示装置进行详细描述。

根据本发明的第一实施例，在图1中所示的传统装置中所使用白光源的背景光1被多色背景光21所代替，其中多色背景光21可输出多种颜色的表面光(例如30,000种颜色或更多)。下面将对背景光21的实际结构进行描述。简单的说，其包含一个多色光源，在其上均匀设置三种发光元件，该元件可发射三种主色的光，和一个光扩散板，用于对其发出的光进行扩散，并将光转换为均匀表面光。当多色光源为表面发光体时，则不需要光扩散板。

在提供背景光之前，提供由像素构成的液晶光阑面板22。在图4中，在背景光21和液晶光阑面板22之间存在一定的距离，以便了解两元件的结构。实际上，它们靠得很近。在液晶光阑面板22中，只通过一个像素(一个光阑)形成作为彩色显示图像的最小单位的每个点。即，在传统的装置中，通过用于R、G和B的三个像素形成一个点，而每个像素对应如图2A到2C中所示的一个特定颜色。另一方面，根据本发明的第一方面，在液晶光阑面板22中所形成的像素为对所有颜色共用的单像素，并通过一个光阑控制像素。即，如图5中所示，通过对所有颜色共用的一个像素22a形成每个点，而不是如传统技术中所使用的用于R、G和B的三个像素。然后，通过由驱动电路22b所驱动的光阑控制每个像素22a，将光阑控制设定为开/关。

如图5中所示，垂直和水平设置每个点的一个像素，以在液晶光阑面板22上形成矩阵。当在液晶光阑面板22上显示字符和图形时，将像素22a设置成字符和图形的形状。此时，与图1中所示的传统的显示不同，背景光21发出彩色光(多色)。因此，从像素22a发出的光呈现出各种的颜色。其结果，所显示的字符和图形也呈现出各种的颜色。例如，如图6A和6B中所示，当打开构成一个点的一个像素22a时，如图6A中所示，将根据背景光的颜色将整个点设定为红色，而如图6B中所示，将这个点设定为白色，可将整个点设定为任意的颜色。

通过上述的结构，每个点的像素22a的面积可尽量的大。因此，与传统的装置相比可大大的提高孔径比。如上所述，如图1中所示，使用传统的装置(每个点提供三个像素)显示主色的孔径比最大为1/3。另一方面，根据第一实施例，该比可高达1/1。因此，在根据本发明的实施例的液晶显示装置的情况下，可大大的提高孔径比。其结果，所显示图像和字符的对比度可足够的强。另外，由于视域的范围可很宽，该装置很适合用于公共显示装置。

特别是，如图6A和6B中所示，在红光和其它光之间的像素22a的孔径的面积不存在差别，即，将1个点的整个面积设定为激活。传统的，如图2B和2C中所示，当要发射白光时，所有的三个像素都设定为激活，当要发射红光时，只将三个像素中的一个设定为激活。因此，除了孔径比小的问题外，还存在发光面积依赖于颜色的问题。即，由于用于主色(红，蓝和绿)的发光面积小，而只有白色的发光面积大，与显示白色相比，当显示三个主色时，字符变薄。其结果，显示三种主色的图像比白图像弱。在此情况下，根据本发明的实施例，像素激活面积不依赖于颜色。即，对于任何的颜色，在整个的点面积中可获得最大的发光面积。因此，在白图像和三种任何主色的图像之间可获得具有相同厚度的高对比度的字符。

另外，根据第一实施例，对与背景光21对应的液晶光阑面板22提供多个点，从而可以一个颜色显示字符和图形。然而，本发明并不限于此结构。例如，当一个点的面积为大时，例如大的显示屏，对与一个背景光21对应的液晶光阑面板22只提供覆盖整个面板的大的像素(光阑)。使用包含背景光21和液晶光阑面板22的装置作为一个单元，大量的单元可形成一个大的显示屏。在此情况下，单元形成一个点，而大的屏可显示由颜色组合而成的复杂的自然风景。在此情况下，根据本的实施例，发光面积等于白色和其他颜色的差。因此，对于具有宽视域范围的图像可获得很好的对比度，从而在大的显示屏上可显示高质量和可识别性的图像。

下面将参考图7对图4中所示的背景光21进行详细描述。

根据本发明第一实施例的彩色液晶显示装置一次可显示一种颜色，但可显示多余三万种的颜色。为了获得此效果，通过遍布设置发光二极管(LED)可获得用于背景光21的多色光源。由于在实践中已经将发光二极管用于三个主色R、G和B，通过对其进行适当的设置可构成多色光源。通过使用本领域中的技术人员所公知的技术可形成用于发光二极管的驱动电路，这里省略对其的详细描述。

在第一行可按照R、G和B的顺序、在第二行按照G、B和R的顺序，在第三行按照B、R和G的顺序并依次类推如图7中所示在水平方向设置形成背景光21的发光二极管，从而可在背景光部分上均匀的设置R、G和B的发光二极管。

如果非均匀的设置三种类型的发光二极管，则当从不同的方向看彩色液晶显示装置时所显示的颜色会不同。在此情况下，无法对显示进行识别，从而丧失了本发明的宽视域范围和优良对比度的所需字符。如果在背景光部分上可对发光二极管进行均匀的设置，则可从任意的方向均匀的显示颜色。

对每个点存在各种的设置发光二极管的方法。然而，最简单的方法是如图7中所示，在后续的各行中顺序的移动三个主色发光二极管的顺序。另外，对于对人眼比较明亮和耀眼的颜色，诸如红色可减少发光二极管的数量。相反，可增多颜色较弱的发光二极管的数量。

此设置方法大大的依赖于人的视觉。因此，在实践中可尝试各种的阵列，并从中选出最优的排列方法。在上述的描述中，对应三个主色R、G和B将发光二极管制备成单独封装的三个LED芯片。另外，也可集中封装上述的三个LED芯片。在背景光21上发光二极管的数量和位置不一定与液晶光阑像素22的每个像素(光阑)位置和数量对应。例如，可将发光二极管(R、G和B的芯片被集中封装设置成4×4的单元，而像素(光阑)被设置成24×24的单元。

当对背景光21采用诸如发光二极管的点光源时，在背景光源的步骤之前可提供光扩散板，从而如图8中所示，可输出均匀的表面光。从背景光21的发射面发射的光为均匀的单色光。当要对颜色进行改变时，整个背景光21的颜色都要改变。

另外，使用背景光可发射多种的颜色。在此情况下，在颜色的边缘产生色彩层次。例如，假设背景光的左半部为蓝，右半部为红，则中心部分为紫色。因此，当显示一个字符和一组图像时，其被显示为单色。如果在显示字符或图像时要产生艺术效果，可使用上述的色彩层次方法用于显示多种颜色。

例如，当显示字符“特快”时，字符“特”可为兰色，而字符“块”为红色，而中间部分从蓝到红再到紫。在此方法中，不仅使用字符而且还使用吸引人们注意力的颜色表示要到达的特快列车。当要用各种的颜色显示字符且无不自然的感觉和混合颜色时，在不同的颜色(边界部分)之间插入一个字符空格(一个单位)。

因此，背景光21基本上显示单色，但通过改变背景光21的内部颜色也可显示不同的颜色。

另外，通过对背景光21进行设置，从而当其不连续发光时，快速从发光状态切换到断开状态，从而连续的进行发光。在此情况下，通过缩短特定二极管的发射实践可降低特定发光二极管的平均强度。因此，通过调节发光二极管的平均强度，可使特定的颜色变亮或变暗。即，可对颜色的强度进行灵活的调节。使用此功能，例如，可从大量的颜色中获得任意的颜色，例如可多余三万中颜色，并当通过直射的太阳光无法对显示器进行识别时，可根据一天中的不同的时间对发射时间进行改变，当在晚上变黑时，不需要高的强度就可容易的进行识别，这样可节约电能。

第二实施例

下面将对图9A和9B中所示的第二实施例的用于显示单颜色的液晶显示装置进行描述。

根据第二实施例的液晶显示装置与图3A和3B(在图中省略了光散射板)中所示的传统的装置具有相同的背景光源的结构(白光源或单色光源)。然而，本实施例具有两个重叠的液晶光阑面板32-1和32-2。然而，每个液晶光阑面板都可为现有的面板。

通过对两个液晶显示面板32-1和32-2进行设置，从而当从正面看时，可将在液晶光阑面板32-1和32-2上具有相同坐标的像素彼此重叠。另外，从相同的驱动电路33向两个液晶光阑面板32-1和32-2输入相同的显示信号，并打开/关闭相同位置的像素的光阑。

下面将参考图10对根据第二实施例的在液晶显示装置中阻断光的原理进行描述。在此实例中，重叠的液晶光阑面板的数量为n(n为等于或大于2的整数)。

根据本实施例，如图10中所示，通过单个液晶光阑面板32-1无法阻断的光可通过将n个液晶光阑面板进行叠加而成的液晶光阑面板32-2到32-n实现阻断。因此，在传统技术中为深蓝色的背景光几乎为黑色。例如，假设在一个液晶光阑面板中的处于闭合状态的光阑的透过率为t％，来自背景光源31的t％的光通过第一液晶光阑面板32-1，而已经通过的光的t％又通过第二液晶光阑面板32-2。

在此情况下，将n个重叠的每个都具有t％透过率的液晶光阑面板的T％的透过率表示为：

T＝(t/100)ⁿ×100(％)

例如，假设通过一个液晶光阑面板所显示的黑部分的透过率为0.6％，两个重叠的液晶光阑面板的透过率为0.0036％。即，与一个面板相比，使用两个重叠的面板可阻断更多的来自背景光源31的光，从而更成功的显示黑色。

通过此结构，可使用现有的面板作为液晶光阑面板，响应速度和视域范围反映当前的液晶光阑面板的作用。因此，当选择了具有所需响应速度和视域范围的液晶光阑面板时，其可反映液晶显示装置的响应速度和视域范围。

因此，根据本实施例，通过将具有相同光阑结构的液晶光阑面板进行重叠，与使用所需视域范围和响应速度的传统的技术相比，可更成功的显示作为黑色的背景颜色。

由于本实施例的液晶显示装置具有多个液晶光阑面板，需要对重叠的液晶光阑面板进行设置，从而在多个液晶光阑面板中液晶光阑面板上的像素可彼此正确的进行重叠，并需要对重叠的液晶光阑面板进行正确的校准。对此将参考图15对液晶光阑面板的重叠方法进行描述。在后面的实例中，两个液晶光阑面板被重叠，但很明显的，也可重叠三个或更多的液晶光阑面板。

在图11A到11C所述的第一重叠方法中，在由树脂、金属板等制成的壳体(盖壳)34中提供一个导件35，且通过导件35将每个液晶光阑面板32-1和32-2安装到壳体34中，从而准确的将液晶光阑面板32-1和32-2进行对准和固定。

在此方法中，很难精确的对面板进行校准。因此，当不需要进行精确的校准时，例如当像素的尺寸等于或大于1mm²时，该方法很有效。另外，由于该方法结构简单，并且不需要复杂的生产过程，所以其成本低且可容易的进行生产。

图12A和12B示出了导件35及其周边结构。图12A中所示的结构包含以接触状态彼此重叠的两个液晶光阑面板32-1和32-2。图12B中所示的结构在两个液晶光阑面板32-1和32-2之间具有间隙。

当将图12B中的结构与图12A中的结构进行比较时，每个液晶光阑面板32-1和32-2的视差也与间隙的尺寸成比例的变大，但该结构物理防震。另外，当在图12B中所示的两个液晶光阑面板32-1和32-1之间存在间隙，可避免在两个液晶光阑面板32-1和32-2之间产生牛顿环。

另外，如图12A和12B中所述，通过在液晶光阑面板32-1和32-2及壳体34之间提供诸如带、海绵等缓冲材料可获得防震结构。另外，通过在两个液晶光阑面板32-1和32-2之间提供缓冲材料(间隙材料)可同样获得防震结构。下面将对此过程进行描述。

下面将参考图13对液晶光阑面板第二重叠方法进行描述。在第二重叠方法中，对两个液晶光阑面板32-1和32-2分别提供用于校准的十字标记38-1、38-2、39-1和39-2，通过将液晶光阑面板32-1和32-2彼此重叠从而可正确的将相应的校准标记叠加。

即，在图13中，第一液晶光阑面板32-1上的标记38-1与第二液晶光阑面板32-2上的标记38-2重叠，标记39-1与标记39-2重叠，从而正确的将两个液晶光阑面板32-1和32-2进行正确的重叠。通过使用黏结剂40等将其进行固定，可将两个液晶光阑面板32-1和32-2进行校准和接合。

由于第二重叠方法可实现精确的校准，所以可将其应用在小的像素上。

下面将参考图14A和14B对使用用于校准轮廓的夹具校准液晶光阑面板的实例进行详细描述。

提供一个用于校准轮廓的夹具41，其带有多个轮廓销42-1至42-8，用于对多个液晶光阑面板32-1和32-2进行叠加。使用轮廓销42-1至42-8，可将液晶光阑面板32-1和32-2对准。将轮廓销42-1至42-8设置在液晶光阑面板32-1和32-2的四个角。在每个角，两个轮廓销围住液晶光阑面板32-1和32-2的每个角，从而将面板校准和固定。

当将液晶光阑面板32-1和32-2校准后，将第一液晶光阑面板32-1放置在夹具41的轮廓销42-1至42-8中，然后向液晶光阑面板32-1的正面或前面板的几个点施加双面黏结带或黏结剂43，在第一液晶光阑面板上叠加第二液晶光阑面板32-2。当存在三个或更多的液晶光阑面板时，对每个板的几个点施加双面黏结带或黏结剂43，在其上叠加后续的面板。因此，使用夹具41，可准确的对面板进行对准。

当在叠加的液晶光阑面板之间设置间隙时，如图15A到15D所示，在液晶光阑面板32-1和32-2之间设置间隙材料44和45。如上所述，通过在叠加的液晶光阑面板32-1和32-2之间设置间隙，可使面板具有物理防震，这样可会在液晶光阑面板32-1和32-2之间引入牛顿环。在此情况下，通过在两个液晶光阑面板32-1和32-2之间提供间隙材料44可增强抗震性能。

图15A到图15C示出了使用双面黏结带、单面黏结带和薄膜材料作为间隙材料44时的情况。考虑到液晶显示装置的应用、成本等因素，可对液晶光阑面板32-1和32-2的整个侧面(图15A)，两侧(图15B)四个角(图15C)等提供间隙材料。可对间隙材料44的厚度任意进行设定。然而，考虑到液晶光阑面板32-1和32-2的视差，推荐使用尽量薄的材料。图15D示出了使用小的透明珠45作为间隙材料的实例。将珠45遍布在液晶光阑面板32-1上，从而珠45被两个液晶光阑面板32-1和32-2所包围，由此保留住间隙。

通过图15A到15D的结构，通过间隙材料44和45可消除或吸收液晶光阑面板32-1和32-2的物理震动，从而增强了液晶光阑面板32-1和32-2的抗震性能。

下面将对液晶光阑面板32-1和32-2与其驱动电路相连的实例进行描述。

当根据本发明的实例将多个液晶光阑面板进行固定时，且当每个都由各自的驱动电路进行驱动时，如图16中所示，如果具有两个液晶光阑面板，则需要两个驱动电路。即，对液晶光阑面板32-1和32-2分别需要驱动电路33-1和33-2，从而增大了成本和重量。

然而，根据本实施例的液晶光阑面板，虽然具有多个液晶光阑面板，每个液晶光阑面板接收相同的显示信号，并显示相同的图像。因此，在驱动电路的电驱动能力的范围内，通过单一的驱动电路可驱动所有的液晶光阑面板。

一个驱动电路是指用于驱动一个液晶光阑面板的电路。通过图9A和9B中所示的结构，存在两个驱动电路33。由于考虑到在壳体34中的存储问题，通过将原始的电路分成两个部分可获得两个驱动电路33。即，一个用于驱动液晶光阑面板32-1和32-2的上半部，另外一个用于驱动其下半部。因此，图9A和9B中的结构等同于用于驱动所有的液晶光阑面板32-1和32-2的结构。

图17A至17G示出了当通过驱动电路33将两个液晶光阑面板32-1和32-2与用于驱动电路33的印刷电路板54相连的一个实例。图中所示的箭头表示从驱动电路33输出的显示信号(驱动波形)的流动方向。X所表示的部分为接点部分。在图中，液晶光阑面板32-1和32-2与柔性电缆49-1和49-2之间的连接及柔性电缆49-1和49-2之间的连接是通过施加压力或热压力实现的。用于驱动电路33的印刷电路板和柔性电缆49-1和49-2之间的连接是通过施加压力实现的，或使用连接器。

如图17A至17G中所示，以各种的办法将两个液晶光阑面板32-1和32-2与驱动电路33相连。

在图17A中，在驱动电路33提供用于两个液晶光阑面板32-1和32-2的接点52-1和52-2，从而通过柔性电缆49-1和49-2可将接点接点52-1和52-2与液晶光阑面板32-1和32-2上的接点51-1和51-2相连。

在图17B中，在用于驱动电路33的印刷电路板54中提供一个通孔55，从驱动电路53输出的显示信号通过通孔55穿过印刷电路板54的两侧，而侧面上的接点52-1和52-2通过柔性电缆49-1和49-2与液晶光阑面板32-1和32-2的接点51-1和51-2相连。

在图17C中，在印刷电路板54上只提供一个接点52，而接点52通过柔性电缆49-1与液晶光阑面板32-1的接点51-1相连。液晶光阑面板32-2的接点51-2通过柔性电缆49-2与柔性电缆49-1的接点56相连。

在图17D中，在柔性电缆49中提供接点57，通过压力将接点57固定到印刷电路板54上的接点52上，柔性电缆49的两端与液晶光阑面板32-1和32-2的接点51-1和51-2相连。

在图17E中，在柔性电缆49中提供通孔58，而在背部设置柔性电缆49的液晶光阑面板32-2上的接点，并在液晶光阑面板32-2的接点51-2处相连，如图17D所示，不用回绕柔性电缆49。

图17F示出了使用各向异性导电胶连接器59的结构。通过以之字形设置诸如碳线等导电物等方式可形成各向异性导电胶连接器59，并只在水平方向通过。在图17F中，驱动电路33通过柔性电缆49与液晶光阑面板32-1相连，而液晶光阑面板32-1和32-2通过对所包围的各向异性导电胶施加压力而将其连接

图17G示出了这样的结构，其中在柔性电缆49-1中提供接点，将接点与印刷电路板54上的接点52相连，在柔性电缆49-1的一端的接点与液晶光阑面板32-1的接点51-1相连，而在另外一端的接点被回绕用于与连接到液晶光阑面板32-2的柔性电缆49-2相连。

在根据本实施例的液晶显示装置中，借助图17A至17G中所示的任何的连接方法或其他的连接方法，通过将驱动电路33与液晶光阑面板32-1和32-2相连而使驱动电路33在液晶光阑面板32-1和32-2之间共享。其结果，整个装置的重量较轻，且成本低。

第二实施例实现了单色的液晶显示装置，但该结构可与第一实施例的结构结合，从而获得识别性更高的多色液晶显示装置。

下面将对根据本发明的第三实施例的液晶显示装置进行详细描述。在下面的描述中，根据第三和第四实施例的液晶显示装置与上述的第一和第二实施例中的液晶显示装置的结构无关。然而，实际上，如果与第一和第二实施例的液晶显示装置结合将更加有效。

第三实施例

首先，下面将详述图18中所示的根据第三实施例的液晶显示装置。该装置的单元结构具有特定的特征，其中用于背景光的光源具有更高的可操作性。

此液晶显示装置包含第一单元U1和第二单元U2，如图18中所示。

第一部分U1包含液晶光阑面板61，设置在液晶光阑面板61的背面上的光扩散板62，设置用于盖住背部的反射壳体63，用于驱动液晶光阑面板的电路板(驱动电路)64，和用于将液晶光阑面板61与电路板64相连的电缆65。将这些单元装入一个部分中。第二部分U2包含一个用于背景光的光源，和用于驱动光源66的电路板。

第二部分U2可被自由的安装和从第一部分U1上卸下。在实践中，如图19中所示，其可被快速的安装到第一部分U1的反射壳体63的背部。可以各种的办法生产固定结构。例如，两个部分可被制成具有凹和凸的部分，一个部分具有一个钉件，另外的一个部分具有用于勾住钉件的钩子。

在此情况下，在反射壳体63的背部，提供一个开孔，以便当第二部分U2固定到第一部分U1时使光源通过反射壳体63。对应图20A和20B中所示的每个光源的位置设置缝状的开孔部分68(用阴影线表示)。另外，如图21A和21B所示，开孔部分69(用阴影线表示)可为围住整个光源的大的开孔。

在图20A和20B所示的开孔部分68的情况下，在对应每个光源66的位置形成一个开孔，而中间区域封闭，从而防止灰尘进入到反射壳体63。另一方面，在图21A和21B所示的开孔部分69的情况下，无须考虑光源66的位置，从而简化了结构，并容易与后面所述的各种类型的光源进行使用。

另外，如图22A到22C所示，可配备具有不同光源的多种类型的第二部分U2。

例如，图22A中所示的第二部分U2将冷-阴极荧光管或热-阴极荧光管作为光源66。电路板67包含一个诸如变换器等电路，用于驱动冷-阴极荧光管或热-阴极荧光管。图22B中所示的第二部分U2安装有单色、多色或RGB发光二极管(LED)作为光源66。电路板67包含一个用于驱动发光二极管的电路。图22C中所示的第二部分U2包含一个白炽灯作为光源66，电路板67包含一个用于驱动白炽灯的电路。另外，可采用CRT、EL(电致发光)等作为光源66。

这些多种类型的第二部分都可自由的被安装和从第一部分U1上卸下。即，第一部分U1可与各种类型的第二部分U2相结合，也可共享。

根据本发明的第三实施例的液晶显示装置，如果要用新的产品替换光源66，只需替换第二部分U2，从而可降低替换成本并及资源的浪费，并容易对所需的部件进行替换。

另外，由于可从多种类型的第二部分U2中选择所需类型的部分，可容易地生产具有所需光源的液晶显示装置，并在维护和检测过程中可根据用户的需要和要求用所需的类型进行替换。

第四实施例

下面将参考图23A到23C对第四实施例的液晶显示装置进行详细描述。装置是指构成大显示屏的每个液晶显示部分，其特征在于它的覆盖壳体的，并将相邻的液晶显示单元之间的间隙设定得较小，可提高显示的质量。

在液晶显示装置(液晶显示单元)中，在反射壳体71的正面的开孔部分79处固定一个用于对从背景光源发射的光进行扩散的光扩散板(在附图中未示出)，且液晶光阑面板82(图24A中所示)被固定到图23C中所示的光扩散板(在图23C中所示的板的上部)上。

反射壳体71具有多个长的形成于其背部的竖直方向上的长孔72，如图23A中所示。长孔72穿过图23中所示的反射壳体的上和下板。将被用做背景光源的荧光管(例如，冷-阴极荧光管，如图22A中所示)插入到长孔72中。

在反射壳体71的上板73a和下板73b及左和右板73c和73d中，向着被固定到前面的液晶光阑面板82反射被插入到长孔72中的荧光管的光。为此，其从开孔部分79向后面倾斜。

如图23B中所示，反射壳体71的上和下面板的外侧74a和74b具有台阶75a、75b、76a和76b。在第一台阶75a和75b(高的台阶)和第二台阶76a和76b(低的台阶)之间的边界处，向着第一台阶75a和75b形成凹部和凸部。在第二台阶76a和76b的最右部分形成孔78。接着，将印刷电路板85的端部(如图24B中所示)插入到凹部77a和77b中，其中在印刷电路板上形成用于驱动液晶光阑面板的驱动电路。在最右侧的孔78，通过压力或拧螺丝而将用于固定印刷电路板的销、螺丝等进行固定。

如这些图中所示，将光扩散板(在附图中未示出)和液晶光阑面板82放置到反射壳体71的开孔部分79(图23C中所示)上，并固定到固定板83。固定板83的上和下端弯曲90度，并在弯曲部分中形成开孔84。通过在孔84中插入螺丝，可将液晶显示装置81固定到用于大型显示屏的固定架上。

如图24B中所示，将印刷电路板85固定到反射壳体71的第二台阶76a和76b上(图23B中所示)。在反射壳体71的背侧，固定一个印刷电路板86，在其上固定一个用于驱动背景光源的驱动电路，从而其可自由的进行安装和拆卸。通过柔性板等将印刷电路板85和液晶光阑面板82相连。

虽然在图24B中未示出，在反射壳体71中装有作为背景光源的两个U-形的阴极荧光管。在维护过程中，通过去除用于驱动背景光的印刷电路板可更换阴极荧光管。

当将上部印刷电路板85固定到反射壳体71时，印刷电路板85的左端部被插入到反射壳体71的第二台阶(图23B)的左凹部中，并将塑料销等通过压力插入到印刷电路板85的有端的孔和反射壳体71的孔78中，以便将印刷电路板85进行固定。类似的可将下部的印刷电路板85固定到第二台阶76b上。

根据第四实施例，如上所述，在反射壳体71中设置台阶，在台阶下将印刷电路板85进行固定，从而将被固定到印刷电路板85上的诸如IC87等元件设定的与液晶显示装置81的上和下面板88a和88b等高或比其低。因此，当通过设定多个液晶显示装置81而形成大的显示屏时，被固定到彼此相邻设置的液晶显示装置81的印刷电路板上的部件彼此不相互接触。其结果，液晶显示装置可被设定得尽量的近。相应的，当用大显示屏显示图像时，在液晶显示装置81上显示的图像和在相邻的液晶显示装置81上显示的图像之间的间隙被设定得尽量的小。其结果，随着间隙的减小和隐现，可提高显示的质量。

在上述的第四实施例中，反射壳体71设置有第一和第二台阶。然而，只形成第一台阶，或第一、第二和第三台阶。

用于将印刷电路板固定到反射壳体上的方法并不限于通过在反射壳体的侧面上形成凹部77a和77b并利用销、螺丝等的方法，也可采用其他的方法。例如，在反射壳体71上设置一个钉部用于对印刷电路板进行固定。

另外，反射壳体71的第二台阶76a和76b可在反射壳体71内进行倾斜。通过此结构，当将印刷电路板85固定到第二台阶76a和76b上时，可进一步降低被固定到印刷电路板85上的部分使其低于反射壳体71的边部。

另外，不仅可将印刷电路板固定到上和下面板上，而且也可固定到液晶显示装置81的左和右侧上。

通过将被固定到印刷电路板上的驱动电路的等效电路固定到柔性板上，并将柔性板固定到反射壳体71上来代替通过柔性板将被固定到反射壳体侧面的印刷电路板85与液晶光阑面板82相连。

可采用诸如冷阴极荧光管、热阴极荧光管、EL、LED、CRT、白炽灯灯作为背景光源。

Claims (19)

1.一种液晶显示装置包含：

背景光部分，用于输出多种颜色的表面光；和

液晶光阑部分，用于控制通过单独开/关设置在显示屏上的一个或多个光阑而从背景光部分输出的表面光的传输和断开；

其特征在于，

液晶光阑部分形成每个点，其为彩色显示图像的最小单位，使用与上述的多个颜色的光共同的像素，并通过一个光阑控制像素。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述背景光部分包含：

用于三个主色的发光装置；和

一个光扩散板，用于对来自所述发光装置的光进行扩散，并将光转换为表面光。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于将发光装置设置成使得相同颜色的装置不集中到一个区域中。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于通过调节三个主色的每个所述发光装置的发射时间从而所述背景光部分可产生所需的颜色和对比度。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述发光装置为发光二极管。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述液晶光阑面板包含多个具有相同光阑结构的液晶光阑面板，所述多个液晶光阑面板上的相同坐标处的光阑彼此重叠在显示屏上，在显示屏上多个重叠的光阑形成一个像素，并作为一个光阑同时打开和关闭。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包含：

第一部分，至少包含：

所述液晶光阑面板；

驱动所述液晶光阑面板的驱动电路部分；和

反射壳体，其用于对来自所述背景光部分的光源的输出光进行反射；和

第二部分，至少包含：

所述背景光部分的所述光源；和

驱动所述光源的所述驱动电路，其中

所述第二部分可自由的被安装到所述第一部分及从其上卸下。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述第二部分可为多个不同类型的光源，其中的任何一种都可自由的被固定到所述第一部分上并从其上卸下。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于至少在竖直方向和水平方向中的一个方向上设置所述多个装置，以形成一个液晶显示屏；和

在所述液晶显示部分的覆盖壳体上，在与另外一个相邻设置的液晶显示部分的至少相对的一侧上设置向内降低的台阶，且在降低的台阶上固定印刷电路板，在印刷电路板上固定用于驱动所述液晶光阑部分的驱动电路。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于设置一个凹部，使得可将所述下部的台阶装入到所述台阶中，将所述印刷电路板的端部插入到所述凹部中，从而将所述印刷电路板进行固定。

11.一种液晶显示装置，包含：

一个用于输出表面光的背景光部分；和

一个液晶光阑部分，用于通过单独开/关设置在显示屏声的一个或多个光阑而对来自背景光部分的表面光的传输和阻断进行控制，其特征在于：

所述液晶光阑部分包含多个具有相同光阑结构的液晶光阑面板，所述多个液晶光阑面板设置成使得在相同坐标的光阑可彼此在显示屏上重叠，且重叠的光阑在显示屏上形成一个像素。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：

所述多个液晶光阑面板具有在显示屏上形成相同像素的重叠的光阑，并同时被控制开和关。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述多个液晶光阑面板根据相同的显示信号控制光阑的开和关。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于还包含：

一个液晶光阑驱动部分，用于同时驱动所述多个液晶光阑面板。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于所述背景光部分输出多种颜色的表面光；

所述多个液晶光阑面板通过对多种颜色的所有光所共用的像素形成每个点，该点为彩色显示图像的最小单位，且通过多个重叠的光阑控制所述像素。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于还包含：

第一部分，至少包含：

所述液晶光阑面板；

驱动所述液晶光阑面板的驱动电路部分；和

反射壳体，其用于对来自所述背景光部分的光源的输出光进行反射；和

第二部分，至少包含：

所述背景光部分的所述光源；和

驱动所述光源的所述驱动电路，其中

所述第二部分可自由的被安装到所述第一部分及从其上卸下。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于所述第二部分可为多个不同类型的光源，其中的任何一种都可自由的被固定到所述第一部分上并从其上卸下。

18.根据权利要求11所述的装置，其特征在于至少在竖直方向和水平方向中的一个方向上设置所述多个装置，以形成一个液晶显示屏；和

在所述液晶显示部分的覆盖壳体上，在与另外一个相邻设置的液晶显示部分的至少相对的一侧上设置向内降低的台阶，且在降低的台阶上固定印刷电路板，在印刷电路板上固定用于驱动所述液晶光阑部分的驱动电路。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于设置一个凹部，使得可将所述下部的台阶装入到所述台阶中，将所述印刷电路板的端部插入到所述凹部中，从而将所述印刷电路板进行固定。

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