CN1418324A - 宽视角的大型的坚固的单片和单片状的amlcd显示器的结构 - Google Patents

Abstract

本发明的特征在于用来设计在大范围的视角上具有好的亮度和对比度的大型的、坚固的单片和单片状显示器。这些技术包括为了使不受欢迎的造成视觉上可察觉的不连续或边界的光学的、电光学的、和环境照明的像差和任何电子异常减少到最低限度，控制象素阵列的布局及其改进电特性的访问电路。这些人为现象被减少到产生比较好的色彩校正的水平。除此之外，还描述了诸如准直器、光线增强膜、漫射器、屏幕、偏光器和掩模之类的光学元件的使用。由此产生的显示器呈现出在人类视觉系统容许的范围内变得均匀一致的来自本来改变光学响应的区域的亮度和色度输出。

Description

宽视角的大型的坚固的单片和单片状 的AMLCD显示器的结构

这份申请按照37C.F.R.178要求给予2000年1月21日申请的美国临时专利申请第60/177,447号的优先权。相关的专利申请

这份申请涉及美国专利第5,661,531、(RDI-102)5,668,569、(RDI-103)5,867,236号以及我们的共同待审查的美国专利申请第09/024.,481(1998年2月17日申请)、(RDI-112)09/396,142(1999年9月15日申请)、(RDI-118)60/153,962(1999年9月15日申请)、09/322,047(RDI-122)(1999年5月28日申请)、09/407,619(1999年9月28日申请)、09/406,977(1999年9月28日申请)和09/407,620(1999年9月28日申请)号，全部被共同地转让给本发明的受让人并且在此处通过引证被包括在内。

发明的技术领域

本发明涉及大型平板电子显示器的设计和制造，更具体地说涉及被装配在单一的单片或单片状组件中、结构的完整性得到增强、由于光学的或电光学的像差和结构的不一致造成的亮度和色调的变化得到校正、备有在改善敏锐度和对比度的同时提供大视角的照明装置和光学装置以及为避免或补偿在象素响应、亮度和色度方面的不一致性而设计的在所述的显示器中的薄膜配线的AMLCD型平板显示器的制造。

背景技术

大型显示器可以采用一些包括阴极射线管(CRT)和后视型的投影仪在内的已确立的显示器技术构成。然而，随着这些显示器的对角线尺寸的增加，它们的体积和重量显著增加。进而，制造变得更困难，同时制造成本也大幅度增加。实现大型显示器的替代途径是用厚度和重量都被大幅度减少的平板显示器提供的。有源矩阵液晶显示器(AMLCD)是这些技术中最成熟的。AMLCD的结构由夹在两块厚度通常为0.5毫米、0.7毫米或1.1毫米的薄玻璃板之间的液晶(LC)层所组成。当AMLCD的对角线尺寸增加到大约20英寸以上时，夹心结构的完整性变成不充分的，因此该机械的组件对于更大的尺寸应该得到加强。同时，由于制造和操作造成的不一致性显著增加，而制造合格率降低。今天的AMLCD显示器在消费品应用中有一些附加的不足。具体地说，视角被限制在比CRT小得多的数值。除此之外，亮度-能源效率被偏光器、光线准直器装置、和任何用来提高视角的屏幕降低。如果这样的直视AMLCD打算在消费品应用中与CRT竞争，这些缺点必须被克服。

如同在前面的相关专利申请中揭示的那样，为了在由一些单独制造的比较小的块或平板装配成显示器的大型平铺的AMLCD中克服这些缺点或对它们进行补偿，在显示器技术方面最新的改进业已完成。这些改进中的许多改进也能够被应用于大型单片显示器。这些改进能够帮助改善单片或单片类显示器的特性，或补偿起源于元器件或它们的组件的有缺点的制造过程的人为因素。然而，单片的和平铺的显示器之间本质上的结构差异在把新技术应用于单片显示器的时候必须予以考虑。单片的显示器在相邻的平板之间的接缝中没有机械的不连续点，一种显著上放松光线准直要求的事实，这是在平铺显示器中用于隐藏接缝的关键技术之一。作为结果，可使用的孔径比增加，屏幕规格被改变，和对掩模的需求减少。所以，在大型单片或单片类显示器中光学叠片和照明的设计与大型的平铺AMLCD显示器相比有本质上的变化。

本发明描述用使用许多为大型平铺平板显示器(FPD)研制的技术制造或操作彩色和灰度型两种类型的大型单片或单片类的AMLCD的独特的设计和方法。虽然本发明描述在AMLCD情况下的大部份技术和方法，但是它们之中有许多可以应用于其它透明的光阀型平板显示器(FPD)。这种显示器的特征是，来自均匀的背光光源的光线通过显示器组件朝位于显示器前面的观测器传输。光阀控制通过子象素的孔径传输的原色光线的数量。从子象素传送出来的光在它达到位于离开显示器预先确定的观看距离的观测器之前通过混合形成全部符合要求的亮度和色调的组合(色空间)。从平铺的转移到用在本文中描述的其它方法增大的大规模的单片平板显示器的技术和方法允许大大地改善后者的性能，包括视角、图像敏锐度、对比度和彩色均匀性。同时，这些独特的设计改进可以被用来增加制造的合格率，补偿由于显示器的制造和组装造成的缺陷和把易碎的大型单片显示器转变成在玻璃盖板和后夹板之间的坚固的叠层板。

坚固的显示器玻璃叠层板可以使用厚度优选在25到250微米范围内的粘合膜来制作并且在柔顺性方面被优化。例如，单片显示板能够在不使双折射的AMLCD玻璃产生应力和不使LC单元间隙产生变形的情况下被层压在玻璃盖板和后夹板之间。专利第5,867,236号“CONSTRUCTION AND SEALING OF TILTED FLAT-PANELDISPLAYS(平铺的平板显示器的构造和密封)”、共同待审查的美国专利申请第09/490,776号，美国专利申请第09/368,921号和第09/369,465号展示完成所需结果的层压结构。用于设计样机800×600SVGA 38.6英寸对角线的平铺显示器的层压结构在共同待审查的美国专利申请第09/368,921号中也被展示了。用来处理大型显示器叠层板的方法是在共同待审查的美国专利申请第09/322,047号和美国专利第6,097,455号中讨论过。叠层板被设计成相对于在包含对剪切或弯曲最弱的连接的AMLCD玻璃夹层中的成像平面(LC层)是对称的。这种连接是通过把薄膜晶体管(TFT)基片与滤色片(CF)基片围绕着周边结合起来的通常大约5微米厚的狭窄的粘合密封形成的。这个密封的宽度可以狭窄到1毫米以下，而且它可能是在诱发应力的搬运、组装和现场使用期间将基片保持在一起的除了LC液体层的表面张力之外唯一的机械连接。厚度在优选范围内呈干薄膜状的外部的全工作面密封材料被用来把坚固的玻璃盖板和后夹板粘合到AMLCD夹心结构的两侧以便增大弯曲强度。这个优选的设计提供本质上得到提高的抗弯曲能力，并借此减少任何无意识的应力对狭窄密封的影响。在盖板和后夹板与AMLCD夹心结构之间的粘合膜的优选厚度取决于是否为了设定光线准直角把掩模用在后夹板上。这些角度的关系在1999年9月15日申请的美国专利申请第09/396,142号和第60/153,962号以及1999年5月28日申请的美国专利申请第09/322,047号中予以详细描述过。由于在单片显示器中不需要这样的孔径掩模来保持光线远离接缝，所以对粘合剂的厚度要求对于单片的显示器叠层板可以放松。为了优化显示图像的敏锐度和对比度，孔径掩模在单片显示器中可能仍然是需要的。作为替代，如果其它的光线准直装置是优选的，那么它们可能被从显示器叠片上除去。

空气在盖板和后夹板与AMLCD夹心结构之间的全面粘合界面的新月形物体处被可控制地清除，以致在组装期间没有气泡型的缺陷被引入这些叠层板结构。用来实现无泡叠层板的组装使柔顺的粘合膜附着到单片显示器上的技术在专利申请第60/153,962号中描述过。后夹板或盖板可以用诸如Corning 1737之类在AMLCD工业中普遍使用的标准玻璃来制造。今天的玻璃片材厚度已被标准化到0.5、0.7和1.1毫米。这些玻璃厚度中任何一种都可以被用在显示器组件叠层板中。小的玻璃厚度允许在粘合剂挤出过程中使用比较小的半径。这转化成气泡缺陷出现的可能性比较小。叠层板与传统的显示玻璃基片生产相比具有连续的折射率而且热膨胀匹配好的坚固的组件。虽然坚固是通过增加对弯曲应力的截面惯性得到改善的，但是它对于维持环氧密封胶把TFT基片和CF基片结合在一起的LC图像平面的中性轴也是重要的。这可以通过使盖板和后夹板与AMLCD夹心结构之间的粘合膜厚度相等来完成。由于这个理由，叠层板被设计成相对于LC平面是大致对称的。因此，玻璃盖板和后夹板两者的厚度都被选定落在1.1毫米(或更大)的范围内。

子象素中与总面积相比较的透明区域(孔径比)在单片AMLCD(60-80％)中与平铺的FPD(30-50％)相比较由于接缝所需要的空间明显较大。这在专利申请第60/153,072号中已被描述过。在单片显示器中视角通常没有想要的那样宽，而且图像敏锐度非常依赖正常漫射的背光照明。一种已发表的正在研制的用来改善视角的方法是在JoelPollock以“Sharp Microelectronics’Approach to New-GenerationAMLCDs”为题发表在1999年2月的“Information Display Magazine”杂志上的参考文献中讨论的。即使在这份参考文献中讨论的平面切换中有缺点，包括比较慢的响应时间，这种技术也正在获得支持，因为没有为满足适合消费品电视应用的宽视角要求而全面研制的其它方法。这种创新在当前的产品中是不可利用的。因此，就消费品电视应用而言现在还没有视频响应好而且视角令人满意的AMLCD产品。在这份专利申请中揭示的根据平铺显示器适当地改进的种种发明将克服这种限制。

视角好的卓越的视频响应业已在外表无缝的SVGA分辨率的样机平铺的FPD中得到证明。基础设计在99年8月16日申请的共同待审查的美国专利申请第09/322,047和09/368,921号中已被描述。视角分布业已通过包括带锐利的遮光角的高度准直的光线与盖板顶面上的屏幕一起使用的各项技术得以实现。屏幕向外漫射高度准直的光线，从而形成符合要求的视角分布，并因此在高达160-170°的视角包络面范围内提供极好的亮度和色调。

用于平铺显示器的方法的一个缺点是大部分光线在精确的光线准直过程中损失掉了。支撑后夹板上的掩模和灯光箱内的准直机构引进最大的损失。屏幕吸收或反射光线，取决于在其界面的材料成分和折射率。不管这些效应，在光线收集和再循环技术方面的改进已有可能预测：分别作为标准清晰度电视和高清晰度电视(SDTV和HDTV)的具有300cd/m亮度的40英寸显示器产品在300W的功率水平下是可能的。因此这些相同的技术也可以应用于单片的AMLCD。单片显示器中的亮度-功率效率因为它们比较大的孔径比和不太严格的光线准直要求而将得到进一步提高。最后，根据以专利申请第09/396,142号中揭示的对平铺显示器的修正为基础的软件和电子组件的应用，与平铺显示器相比，在单片的显示器中较少的光线损失在亮度和颜色匹配方面。

就在便携式计算机(笔记本)和桌面监视器中的应用而言，按照已知的液晶显示器(LCD)技术制造的单片的平板显示器由于制造合格率和成本在尺寸方面受到限制。这种限制部分地来源于追求更高的分辨率，而不是优化设计和制造对角线尺寸介于20和50英寸之间的便宜的、比较大的、消费品电视显示器。对平铺显示器的组装公差要求是严格的，而且随着显示器尺寸的减少将会变得更严格。在可接受的分辨率下，平铺显示器的实际尺寸范围现在估计是在大约30英寸或更大。因此，对于消费品电视就直视的单片AMLCD的应用而言感兴趣的范围从小于20英寸到大约30英寸。尺寸远远超过30英寸的单片显示器就批量生产而言有可能太贵。在这样的尺寸下，它们将直接与投影显示器、直视等离子体FPD和平铺AMLCD FPD竞争。

在这份专利申请中，尺寸在24英寸到40英寸范围内、分辨率从SDTV(480线)到HDTV(720到1080线)的平板数字电视被选中作为用于本发明优选的设计元件的例证。

这种显示器所需要的照明准直技术类似于在1998年2月17日申请的专利申请第09/024,481号中揭示的那些。然而，用于准直的遮光角可以有明显的放松。相反，在平铺显示器中只有大约1％的光线被允许逃逸到准直遮光角之外。所以，对大多数比较高的亮度-功率效率优化的独特的轻准直器设计在本发明中将就单片的显示器予以描述。

大多数今天的液晶显示器模块是数控的。光学透射—驱动电压关系(T-V曲线)借助象素(AMLCD中的LC单元)两端的离散电压确定每个子象素光阀的亮度。颜色是由于有光线通过放在子象素孔径的顶面之上的滤色层而产生的。用于红、蓝和绿(RGB)原色的三种分开的滤色片是最通常的选择。适当加权的三原色叠加混合在色空间中产生所有的亮度和色调的组合。除非另有说明，用于每个子象素的T-V曲线在此都被看作是有效的关系，这种关系包括整个显示器系统发生从电子驱动信号到产生的亮度的响应。

在大型平铺液晶显示器中，相对于外部的基准层(例如，盖板上的掩模)，各个AMLCD平板的小的相对布局变化由于不相等的孔径导致象素的亮度和色调的变化。孔径的位移可能是子象素面积的百分之几。作为结果，尽管用在盖板和后夹板之类的东西上的外部掩模在几何学上竭力隐藏平板边缘的真实边界，大型平铺平板显示器还是由于彩色偏移可能有令人厌烦的方格状的外表。靠近平板边界的象素将不可避免地呈现不同的外表，因为它们的有效的T-V曲线不同于内部区域中的那些。对这种差异负责的机理之一是对于单元间隙朝平板边缘变化。时常发生的另一种机理起源于在靠近平板边缘的子象素中液晶材料的不同响应。这些效应可以通过使用彩色校正算法和对适当的子象素的控制电子驱动电压的T-V曲线的修正进行校正。这些彩色校正算法和技术是在专利申请第09/396,142、09/396,105和09/396,106号中揭示的。

类似于出现在平铺显示器中的实际接缝的“人为”边界可以通过用来驱动矩阵选址象素阵列的电子组件在单片显示器中形成。这种普通的光学人为现象在笔记本个人电脑的显示器上因为它们的按截然不同的两种组合扫描诸象素的“双重扫描”电子组件而可以被观察到。大型单片显示器为了保证适当的视频响应1可能必须按四种组合(四重扫描)进行扫描。象素阵列被分成四个象限，在每个象限中行和列是独立地用逐行扫描驱动的。这样的四重扫描安排有可能在扫描区域的边缘呈现光学的人为现象。类似地，其它的多重扫描安排也可能在单片的显示器中产生光学的人为现象。这种人为现象的另一个来源出自发生在引起相邻象素的驱动电压变化几乎达到10到20mV的个别驱动器芯片当中的变化。的确，当这样的电子驱动电路的电压、时间安排或其它元件不精确地匹配时，人为的电子“接缝”通常将会形成。在AMLCD中，横跨扫描区域边界的驱动电压差的可见幅度可能如同5到20mV那样小。

在本发明中瞄准的平板显示器结构包括其中的象素是以矩阵方式寻址的从阵列的两个边缘、一个边缘或两个以上边缘访问的单片和单片类的单元。尽管两个边缘的访问是最通用的，但是其它的替代方案对于特定的应用可能是优选的。一般地说，这些不同的访问结构引起依据象素在阵列内的位置具有不同的长度和交叉点数的线的互相连接。这些差异改变象素的电学特性，例如通过最重大的影响是在借助单元和行线之间的本地耦合电容从列线充电之后改变LC单元电压的自动跳合效应(kick-down effect)上。在行线和列线之间的交叉电容和TFT的栅极—漏极间的电容两者都对这种耦合有贡献。依据设计，这个自动跳合电压可能达到2伏，即，列电压范围的有效部分。如果这种效应在阵列上是均匀一致的，那么有可能通过调整象素的驱动信号对自动跳合电压进行修正。如果自动跳合电压随着象素位置变化而改变，例如，因为阵列访问，那么这些修正将变得困难得多。为这种条件工作的技术将在本发明中予以描述。

本发明的概述

按照本发明，提供用来设计在大范围的视角上具有好的亮度和对比度的大型的坚固的单片和单片类显示器的技术。这些技术包括控制象素阵列的布局及其为了使不受欢迎的光学的、电光学的和环境照明的像差以及任何形成视觉上可察觉的不连续或边界的电子异常减少到最低限度修正电学特性的访问电路的设计。这些人为现象被减少到可更好地色彩校正的水平。除此之外，诸如准直器、光线增强膜、漫射器、屏幕、偏光器和掩模之类的光学器件的使用也被描述。由此产生的显示器呈现的从光学响应原本变化的区域的亮度和色度输出在人类视觉系统的允差范围内变得均匀一致。

所以，本发明的一个目的是在大型的单片或单片类LC显示器中提供用来对由任何其它的光学的、电光学的、机械的或与结构有关的异常诱发的异常进行修正的补偿装置。例如，这些异常包括在由间隔珠或纤维的尺寸和位置分布以及组件内产生的应力确定的单元间隙方面的变化。色度和亮度在边界的变化将在预定的宽度上进行修正或平滑处理，以致残留的变化因此受到抑制，于是边界或接缝将变成视觉上觉察不到的。

本发明的另一个目的是对发生在单片的、单片类的或平铺的显示器上的由于在电子线路(包括用来产生或传输象素扫描信号、光阀控制信号和象素驱动信号的那些电子线路)方面的分割造成的人为的边界(接缝)引起的光学像差进行校正。

本发明的最终目的是不管是平铺的还是单片的都对在象素阵列内部的全部象素的亮度进行电子校正，以致该显示器对观测者呈现视觉上均匀一致的亮度和色度。这样的校正是对每个显示器组件进行的并且对于那个显示器是唯一的。

附图简要说明

在连同后面的详细说明一起考虑的时候，参照附图可以全面理解本发明，其中：

图1展示用于消费品应用的、有照明装置的、结构坚固的、光学增强型的大型的、单片的、AMLCD平板显示器的一部分的示意剖视图；

图2展示有相关联的单片的平板显示组件重叠在顶端上的准直照明光源的优选实施方案的示意剖视图；

图3是分别用于正方形、三角形和六角形的光线准直点阵几何形状的三个实施方案：(a)、(b)和(c)的平面图；

图4是展示用于各种各样的光线准直元件(图中所示的点阵准直器、光学准直器和漫射器)的光线准直特性——随离位角(off-normalangle)变化的相对光强的曲线图；

图5展示作为离位角的函数用具有由各不相同的高度/半径比的吸收表面点阵产生的不同的角效率的圆筒形点阵对光线准直计算的光线传输效率，其中的插图表示点阵单元几何形状及其几何参数值；

图6展示作为离位角的函数的对大型单片类显示器感兴趣的各种点阵准直器设计计算的光线传输角效率，其中的插图表示点阵单元几何形状及其几何参数值；

图7举例说明与图1展示的设计形成对照的大型单片类AMLCD的替代实施方案的示意剖视图；

图8呈现在大型单片类AMLCD平板显示器组件中由各种各样的机理产生的典型的彩色偏移和色度的变化的平面形状图；

图9举例说明来自单片的AMLCD中的矩阵寻址的象素阵列的两个边缘的访问配线，列线是从顶端访问的，行线是使用专用的行访问线从底部访问的；

图10a和10b举例说明来自单片的AMLCD中的矩阵寻址的象素阵列的单个边缘的象素阵列访问配线，图10a展示连续的列线，其中行访问线在分支点连接到行线上；图10b展示连续的行线和连续的公用线，其中列访问线在分支点连接到列线上；

图11展示典型的AMLCD的子象素内的液晶单元的等效线路模型；

图12展示在TFT关闭之后在象素间距为1毫米的典型的AMLCD中由于单元的行线和列线之间的耦合电容在液晶单元中造成的自动跳合电压效应的模拟结果；

图13a展示作为距接到行线的一个边缘上的驱动器线路的距离的函数的用于自动跳合电压效应之后易受给定的激励电平影响的象素的模拟数据电压；

图13b展示作为相对位于行线中央的行线分支点的象素位置的函数的用于自动跳合效应之后易受给定的激励电平的影响的象素的模拟数据电压；

图14举例说明为了补偿所有LC单元的电容性耦合而放在液晶单元电极和薄膜配线之间的场屏蔽电极的布局；

图15举例说明为了补偿液晶单元所看到的视在电容沿着列互连部分分布的或离散的电容；

图16举例说明为了补偿液晶单元所看到的视在电容沿着行分布的或离散的电容；

图17举例说明为了补偿液晶单元所看到的视在电容沿着列扇出线分布的或离散的电容；

图18举例说明为了补偿液晶单元所看到的视在电容沿着行访问线分布的或离散的电容；

图19举例说明为了沿着所述的行线控制象素的自动跳合电压变化调整行对液晶单元的耦合电容；

图20描绘在单元电压电平和波形的均衡的电路模拟中使用的单边寻址的两个AMLCD单元的系统电平的线路图；

图21展示作为单元间隙的函数的用于典型的红、绿和蓝色光线的液晶单元的归一化透射(与亮度成正比)；

图22描绘作为单元间隙高度/波长比的函数的典型的LC单元的归一化亮度；

图23举例说明在典型的AMLCD中用于LC单元的有效的归一化T-V；

图24a-24c展示用于一行象素的归一化亮度数据值，图24a用于数据未校正的一行RGB子象素，图24b用于数据经过校正的一行RGB子象素；而图24c用于为均匀一致的亮度进行校正的一行RGB子象素；以及

图25举例说明受用于单一象素、象素组或全部象素校正的象素校正控制单元控制的亮度和色度校正电路的一个实施方案的方框图。

为了简明扼要，在所有的附图中相同的元件和部件将具有相同的名称和编号。

优选实施方案的详细说明

本发明涉及对角线尺寸从大约20英寸到40英寸的单片、单片类或平铺的大型AMLCD平板显示器的制造和组装，更具体地说，涉及在消费品SDTV或HDTV电子应用中有利于形成宽视角的：硬件结构；组件设计；光学增强；控制、驱动和修正电子组件；以及背光照明系统。本发明还描述对令观看者厌恶的并且需要专门的光学设计和用独特的算法和控制电子组件来校正显示的能力的亮度和色彩的不连续性以及它们的地形变化进行校正的装置。

组装起来的坚固的叠片式大型单片AMLCD的实施方案的剖面图式在图1中展示。盖板102包含在一侧上的掩模104a和在相反的一侧上的偏光器106a。屏幕108被粘结在偏光器106a上。后夹板110包含在一侧上的第二掩模104b和在相反的一侧上的偏光器106b。显示器100夹在盖板102和后夹板110之间并且分别用柔顺的聚合物薄膜114和116粘结到完整的工作面上。灯光箱118还包含光线准直机构120、光线增强膜122和光线漫射器124。特定的灯光箱和光线准直机构是在共同待审查的美国专利申请RDI-125，RDI-126，RDI-127和RDI-112中分别描述的，在此通过引证将它们包括在内。

现在参照图2，通常以参考数字130表示的单片的平板显示器组件的剖面图被展示出来。这个组件还包含本发明的准直点阵120。组件130利用传统的灯光箱118与准直点阵120和坚固的叠片结构113(图1)结合。用于LCD显示器的传统光源通常由下述的四个部件组成：装有一个或多个荧光灯132的灯光箱118、漫射片120和光学准直器(亮度增强膜)122以及一个反射腔(未示出)。在本发明中第五个部件——独特的准直点阵120被加到光源中。它具有深度H并且被放在距LCD显示器113的距离为D的位置。光线准直点阵120被用来有效地产生在大型平板显示器上以宽视角产生的清晰的图像所需要的准直光线。H和D的重要性以及对它们的数值的选择将在下文中予以详细讨论。

现在参照图3，光线准直点阵组件的三种几何形状被展示出来。这些形状是在当前的发明中所描述的方法的符合要求的实施方案。图3的上、中、下三个部分分别展示正方形单元136、三角形单元140和六角形或蜂巢式单元150的点阵。点阵单元136、140和150可以分别用它们大约3-5毫米的典型宽度W(132、142和152)来表征。点阵136、140、150可以由任何比象素尺寸薄的材料构成。这样的材料包括塑料、纸、铝、或其它的金属。在点阵中单元的内表面可以被电镀、染色、涂漆或者用任何其它方法进行处理，以产生对于包含在来源于光源的可见光光谱中的全部波长具有均匀一致的但属于低镜面反射和漫射的反射率的表面。可以取代特定的表面处理的是材料本身是非反射的。现在用图3展示的点阵中的单元壁的厚度应该被减少到最低限度，以允许尽可能多的光线通过点阵136、140、150。在优选的实施方案中，从市场上购买的铝制蜂巢状点阵被喷涂或浸涂优选的油漆。

现在参照图4，这张图展示在图2中展示的光源的各种不同的光线准直部件(漫射器124、光学准直器122和点阵准直器120)的相对准直效率的曲线图160。再一次参照图2，理想的漫射器124把来自灯132的光线分散以均匀的亮度往所有方向传送。光线强度应该在所有相对于漫射器124的前或后表面平面的法线134测量的角度上都是不变的。这种性质的光线被称为Lambertian(朗伯漫射光)。来自灯132的光首先通过漫射器124然后通过光学准直器或亮度增强膜122。这些容易买到的器件通常是由棱镜阵列微观几何形状构成的，这种构造把来自典型的漫射器的像Lambertian一样的光线分布改变成更多地向前定向的分布，从而分别产生光强对离位角的曲线162和164。这是通过光线的折射和再循环实现的。在超出所需要的遮光角的角度上光线的能量(即，仅仅使用漫射器124和光学准直器122的时候保持的光线能量)可能太高，以致于不能供本发明的具有宽视角和视觉上清晰的外表的单片类平板显示器使用。按照本发明添加的准直点阵120如同用图4中的曲线166展示的那样按需要的角度分布排除光线。这产生所需要的宽视角的清晰的显示外表。对比度、亮度和准直程度涉及影响显示器的发光效率(light-power efficiency)的折衷办法。

一个问题如同前面讨论过的那样由于使用需要进行处理使其表面具有均匀的最小的镜面反射和漫反射系数的点阵准直器而引起的。作为结果，相当大的一部分光线可能被损失掉，这取决于点阵的高度与单元直径之比H/D的大小。这是在图5中予以举例说明的。光线得到大幅度增加的改进型点阵准直器可以是通过在(比较靠近光源的)下半部分中用镜面反射非常强的材料处理内部单元的内表面而在上半部分中保持低镜面反射和漫反射系数实现的。就各种各样改变点阵单元壁面的反射和非反射部分的光线准直器点阵设计而言，角强度因子是在图6中展示的。为了供本发明的宽视角的单片类AMLCD FPD使用，优选的光线准直设计可以被选定，它应使光线强度与在符合要求的视角下好的视觉图像敏锐度或清晰度平衡。本发明的设计凭借点阵单元的反射部分把更多的光线向前投射，但是也能够为了在宽角度的光线应该保持远离接缝的平铺FPD中的应用实现符合要求的锐遮光角分布。在灯光箱里面非常有效的光线再循环机构对于这种准直技术是优选的。

另一种有效的光学叠片是在图7中展示的。在这种情况下，第三偏光器160已被插在屏幕108的观看者一侧，以便调整和抵消从外面进入光学叠片并且被光学叠片内部的各种界面反射回去的环境光。否则，这种不受欢迎的反射光将抵达观看者，重叠在显示图像上并因此使图像调制变差和对比度下降。

后夹板110(图1)上的掩模104b(图1)在图7所示的设计中不被使用，因为光线准直已通过调整放在灯光箱118之内的点阵光线准直机构120被优化。然而，在盖板102上的掩模104为了提供符合要求的视觉图像敏锐度和改善观察平面中的对比度而被保留。在图7中没有展示的补充实施方案除了在任何一块板(102、110)上都没有掩模(104a、104b)之外，与这个设计完全相同。如果掩模被用在盖板上，那么象素相对于掩模104轻微的位置不正将会由于在子象素和掩模孔径的位置方面的微小变化在平铺的显示器中引起彩色偏移。这样的彩色偏移在单片AMLCD的图像观察平面中将是比较小的，但是在组件的横截面中照明方面的任何小的角度变化仍然可能产生干扰视觉效果的人为现象。

图1和图7的特征还包括提供具有符合要求的光线的均匀分布和光线准直角(两者都可以针对选定的象素尺寸和光学叠片高度进行优化处理)的组装起来的FPD叠层板结构113的灯光箱118。与平铺设计相反，在单片的设计中，象素之间的暗区通常小得多。因此，如果使用掩模，掩模斑纹尺寸可以被选定为非常小。所以，掩模对发光效率将仅仅具有最小的影响。此外，背光照明中的光线准直角可以是为了使用为没有实际接缝的单片显示器选定的屏幕108优化用于宽视角的视觉敏锐度、亮度和对比度而设计的。

除了实际的或电子的接缝之外还存在一些可能使图像降级的其它机理。这是在图8中举例说明的。其中之一是能够改变单元间隙的局部应力。应力变化可能发生在显示器周边附近，在那里面板170附着到框架172上。另一个潜在的位置是在靠近诸如螺丝钉171之类的紧固件加载应力或引起变形的地方。如果单元间隙在任何区域中减少，那么那个区域将显示蓝灰色的色调。作为替代，如果单元间隙在某个周围区域上被增加，那么那个区域在颜色方面变成褐色。由于这个理由，包住和夹着单片AMLCD面板的聚合物薄膜应该具有非常低的弹性模量(优选在1,000PSI的范围以内)，而且在封装过程期间是足够粘稠和流动的，以致显示器面板112能够均匀地松弛到低应力水平。这种封装过程和横截面设计允许这样制造的AMLCD面板带有小的弯曲或扭曲或者有略微不平整的表面。在密封处的平直度和应力问题通常随着显示器面板的尺寸增加。因此，增加有盖板和后夹板的叠层板的横截面的坚固性对于大型单片的AMLCD FPD稳定它们的机械截面、尤其是它们的单元间隙是必要的。在AMLCD叠层板受约束的区域中残留应力的影响如果它们引起小的残留亮度或色调变化可以用在RDI-118和我们于1996年5月14日申请的美国专利申请第08/649,240号中揭示的方法进行校正。不均匀一致的单元间隙局部地改变那套全部可能的三色激励值所形成的彩色空间。对全部色彩和它们的亮度水平有均匀的灰度响应是优选的目标。

此外，如果在象素阵列中所有黑暗的空间区域都是为了与最厚的滤色层匹配而设计的，那么为了精确地控制AMLCD中的单元间隙，同样的材料和厚度应该被用在象素阵列外面的周边。一个最厚的滤色层和间隔珠或纤维的直径分布的这种组合确定单元间隙和单元间隙的均匀性。这种设计确定薄膜晶体管(TFT)的基片和滤色片(CF)的基片大体上将彼此平行，因此确定了在显示器的整个象素阵列上单元间隙大体上均匀一致。反之，不在象素阵列的内部和外面把单一的滤色器与单元间隙控制合并的设计允许层压过程不均匀地压缩这些板，所以本质上需要较多的色彩校正。

偏光器和盖板玻璃的组合所引起的应力效应在图8中也被举例说明。这在AMLCD于黑暗状态下操作时可能引起可见的光学双折射效应174。重叠在需要的图像上并且在FPD的宽阔的区域上展开的大片的白色斑点条纹区域对这种效应有视觉冲击。这些大面积的影响是由玻璃中不均匀的应力引起的，这些应力被认为是在制造玻璃片材时由于冷却的方向性造成的。当偏光器附着上去的时候，这些应力在光学上将得到增强。这些区域的亮度变化可以用软件和电子组件予以校正和进行平滑处理。

在图8中被示范的又一种效应是间隔珠群集176对光线传输的影响。这种类型的缺陷随着面板的尺寸和随着逐渐减少的面板玻璃厚度而增加。单元的布局设计也受这种效应的影响。大型玻璃片材的挠性和液晶材料横跨大型单片面板流动的能力允许隔离物在制造期间以及现场使用时重新定位和聚集成群。在把比较厚的盖板和后夹板层压成组件(例如，1.1毫米厚)的情况下，厚的盖板和后夹板将使挠性减少大约8倍。如上所述，本发明包括在所有的暗区中都有一个最厚的滤色片使TFT和CF玻璃板平行的单元设计。然后，间隔珠仅仅在子象素的孔径里面是自由移动的，这将使群集的间隔珠或纤维大大减少到最低限度，和比较大的象素间距无关。在滤色片区域中间隔珠将受刚性的层压组件制约，因此不能移动到群体之中。

最后，在图8中展示的是在象素阵列上由于小的电变化对亮度和色调的影响造成的接缝状边界178。各种各样的机理都能在大型单片AMLCD面板上引起电的不连续性。其中可见的概率最高的事情是在受不同的行或列驱动器芯片驱动的两个象素阵列区域之间的边界178的亮度和色调偏移。所以，在象素阵列范围内不论是列驱动器边界(通常是垂直的)还是行驱动器边界(通常是水平的)都可能出现。亮度和色调的差异(尤其是如果它们出现在可辨认的静态图案中)可以被如同5-10毫伏那样小的数据电压差诱发。如果显示的图像快速变化，由于动态的充电效应在行线和列线上造成的比较大的象素驱动电压差异将是可容忍的。

从图9所示的阵列的对置边缘访问矩阵寻址的象素或者如同在图10中绘制的那样从单一边缘访问的显示器设计将以特定的扰动方式展示电的人为现象。由于互连布局和从驱动器芯片到各个象素的距离变化得比从两个毗邻的边缘访问阵列的传统的矩阵寻址显示器多得多，所以象素驱动信号延迟和波形在象素之间可能发生显著变化。行脉冲变化对象素具有比较小的影响，因为行线通常选择象素而不是提供将光阀设定到其离散水平之一(通常精确到8位即256个水平)的数据。列脉冲电平必须在给定的定时窗口中通过控制精确到最低(有效)位。例如，对于最大数据值为5V的8位操作，最低(有效)位就等间隔电平而言大约为20mV。然而，因为在行线和列线之间通过任何有源器件(例如，用来选择和写入控制电压进入LC色阀的TFT)在行线和列线交叠处耦合的电容，象素数据的电压波形受在每个象素范围内的本地电容以及在列线路和行线路(图11)中的总体分布电容的影响。最重要的电容耦合效应之一产生所谓的数据电压“反冲”或“自动跳合”效应。它减少存入单元的电压，该电压将是在下一个数据电压被写入之前为整帧时间储存的。自动跳合电压的幅度是由显示器的设计确定的，而且在典型的AMLCD中它可能达到2V。如果在整个的象素阵列上这些对于LC单元电压的电容耦合效应基本上是均匀一致的，那么它们可以通过调整数字-模拟(D/A)转换器用来产生实际的行列电压波形的数据电压、公用电压、或参考电压轻而易举地得到补偿。然而，一般地说，在大型FPD中，尤其是在具有非传统的阵列访问(例如，对边或单边访问)的大型的FPD中，整体分布电容即使单元内的本地电容是一致的也可能发生显著的变化。所以，最终产生的象素驱动电压电平和波形将在象素阵列上产生亮度和色度。如果这样的变化将平滑地发生在许多象素间距上，那么它们将不像在影响毗邻象素或显现图案的情况下那样轻易可见。因为行线和列线有规则的布局而且从驱动器芯片到行线和列线的任何访问线呈现规则的图案，所以大多数非传统阵列的访问配置都有可能在显示的亮度和色调方面产生令观看者厌恶的可见图案。

在大型的单片、单片类和平铺的显示器中用来校正这种图案的技术接下来将予以描述。AMLCD中的自动跳合电压是作为说明性的实例使用的。对于第一级，自动跳合的电压是由耦合电容与单元电容之比确定的，而且被乘以在行线和列线之间电压摆动的幅度，这些全部是对于考虑中的象素(图12)的一些局部的量。对于第二级，自动跳合电压还取决于被考虑中的象素看到的行和列驱动线路的阻抗。这个阻抗是受行线和列线的分布电容控制的。电容起源于在相同或不同的电平上与其它金属互连线的金属互连相互作用(这些相互作用全部位于TFT基片上)，或者起源于与一个位于TFT基片之上而另一个在CF基片之上的透明的氧化铟锡(ITO)导电电极的相互作用。一般地说，LC单元的自动跳合电压的幅度随着所述的象素在从两个正交的边缘(图13a)访问的传统的矩阵寻址的AMLCD中距行和列驱动器芯片的距离的增大而增加。对于非传统的访问配置(例如单边访问)，自动跳合电压的幅度还取决于象素距行或列分支点的距离(图1 3b)。一般地说，自动跳合电压在分支点的LC单元中是最大的，同时对于其它象素随着距离增加。在今天的AMLCD中用于自动跳合电压变化的典型的数量是在50mV以下。尽管这种用于传统的双边矩阵寻址的变化在象素阵列上是逐渐变化的，因此并非是一定能看见的，但是自动跳合电压的幅度方面的图案将被引入，以用于非传统的访问配线。这样的图案在正常的驱动电压均匀一致期间可能变成在今天的AMLCD中清晰可见的。电阻和电感线效应具有少得多的影响。所以，任何补偿或均衡最好是通过在从驱动器芯片到象素的行和列驱动线路中调整电容来完成。在每单位面积的典型的AMLCD中，在同样的基片上金属对金属或者金属对ITO的叠加电容大于有导体位于对置的基片上的金属对ITO的电容大约30倍。因此，前一种类型的电容在调整电容时是更有效的。

前面讨论的看法业已通过对象素间距大约为1毫米的一些大型AMLCD设计的广泛的线路模拟得到证实。由此产生的理解业已导致下述的可以被应用于把象素驱动电压电平和波形变化抑制到在理想的观看条件下不再可见的程度的校正设计程序：

(1)这样设计每个子象素孔径的布局，以致其电容与其它传导性材料的相互作用变成本质上相等。这可以通过重新安排子象素的布局、调整到最近的导体的距离、以及在子象素和毗邻的传导性结构之间插入接地的或浮动的场屏蔽(图14)得以完成。

(2)这样设计每个子象素的布局，以致包括LC电容和用来稳定单元电压的任何储能电容器的总单元电容以及包括TFT的栅漏之间和栅源之间的电容在内的单元与行线之间的耦合电容(在适用时)在所有的象素中都是相等的。实现这个的最佳途径是使所有的单元布局都变成一样的。

(3)通过调整列线的线宽度和线间隔，还可能地通过沿着列线的主体添加小的离散电容(图15)，使包括线的主体部分、边缘场电容、与其它导体的叠加电容和任何列线与列线之间的耦合电容在内的所有的列线分布电容相等。金属/金属的重叠提供面积效率最大的加法器。线与线之间的耦合电容出现在某些设计中，在这些设计中多重列线横穿象素阵列铺设在公用配线沟道中。这样的安排在美国专利申请RDI-128所描述的平铺的显示器中是尤为有用的，但在大型单片显示器中也可能是有用的。线的宽度/间隔的调整可以得到二维电容模拟的指导，这对于熟悉集成电路设计技术的人是众所周知的。

(4)通过调整行线的线宽度和线间隔，还可能地通过沿着行线的主体添加小的离散电容(图16)，使包括线的主体部分、边缘场电容、与其它导体的叠加电容、和任何行线与行线之间的耦合电容在内的所有的行线的分布电容相等。金属/金属的重叠提供面积效率最大的加法器。线与线之间的耦合电容出现在某些设计中，在这些设计中多重行线横穿象素阵行铺设在公用配线沟道中。这样的安排在美国专利申请RDI-128所描述的平铺的显示器中是尤为有用的，但在大型单片显示器中也可能是有用的。线的宽度/间隔的调整可以得到二维电容模拟的指导，这对于熟悉集成电路设计技术的人是众所周知的。

(5)使从驱动器芯片铺设到边缘或在象素阵列边缘的行线和列线的行和列的扇出线的分布电容相等(图17)。这些电容包括线的主体部分、边缘场、和取决于所述的访问线的布局的叠加电容。尽管这样的扇出线在有双边或四边象素访问的的FPD中通常具有几乎没有任何交叉的非常简单的布局，但是用于单边访问的布局是非常复杂的。线的长度以及线与线交叉的次数和几何形状两者都有很大的改变。因而，总的线间分布电容也将改变。均衡相等可以通过调整线的宽度、调整线的间隔和在线的长度上添加附加的叠加电容实现。金属/金属的重叠提供面积效率最大的加法器。

(6)使在显示器中用来把行或列的扇出线分别接到铺设在象素阵列之内以实现矩阵寻址的行线和列线上的行或列的访问线的任何分布电容相等。这些电容包括线的主体部分、边缘场、和取决于所述的访问线的布局的叠加电容。例如，用于单边访问的水平的行线和垂直的列线两者必须从同一边缘访问。如果列线边缘被选定用于访问，那么列线将是可用列扇出线直接存取的，但是分开的行访问线将如同在美国专利申请RDI-128中描述的那样是需要的。这样的行访问线将在与在图18中举例说明的与列线平行的垂直配线沟道中确定路线。然后，每条行访问线将在象素阵列之内的某个分支点接到一条行线上。因而，行访问线的长度将从零变化到象素阵列的全部高度。均衡相等可以通过在分支点外面延伸行线或列线、调整线的宽度、调整线的间隔和在线的长度上按离散的大块或作为连续结构添加附加的叠加电容来完成。均衡相等应该是这样进行的，以致从象素接到那条行线或列线上的行或列驱动电路的阻抗变成接近匹配的。第一级目标是使总电容在所述的行或列驱动电路中匹配。对附加电容的数量的精心调节是其能够用线路模拟确定的最佳分布。金属/金属的重叠提供面积效率最大的加法器。

(7)在大型单片的和平铺的显示器中用来控制象素电压的电平和波形的均匀一致性的最后的设计技术的基础是以调整象素布局作为补偿方法。例如，如上所述，在LC单元中自动跳合电压的幅度随着到被直接接到行线上的任何一个驱动器芯片的分支点或输出引线的距离而减少。另一方面，自动跳合电压的幅度与LC单元和行线之间的耦合电容成正比。所以，自动跳合电压随着位置的减少可以通过用距分支点或驱动器芯片的输出引线的距离单调地增加耦合电容而得到补偿(图19)。类似地，耦合电容能够作为单元位置的函数被减少，因此降低自动跳合电压的幅度。这些措施改变作为位置的函数的LC保持电压曲线的形状。如果同样数量的电容被从沿着选定的行线的诸子象素的耦合电容当中扣除或增加，保持电压曲线也可能被刚性地上下移动。提高或降低耦合电容的最容易的方法是分别增加或减少为考虑中的子象素服务的行线和列线之间的重叠面积。作为替代，栅极对漏极的叠加电容可以被用来调整耦合电容，或者附加的叠加电容可以被放到子象素的暗区之内。无论哪种方法被选中，它们全部在子象素或象素的布局方面导致比较简单的改变。

优选的用来确定实现上述的哪种电容均衡技术的方法最好是通过线路模拟确定。用于这些模拟的典型的线路图是在图20中给出的。模拟能够预测驱动电压电平和波形的变化以及出现在象素阵列上的任何电的梯度、阶梯、边界或图案。给出这样的模型，线路模拟器与对该显示器实测的电学数据的结合、或者作为替代与从二维电磁场或器件模拟导出来的模拟电学数据相结合将能够用来为考虑中的大型单片或平铺的FPD评估和微调上述的每一种电容均衡技术。必要的线路、电磁场和器件模拟工具对于熟悉现代的集成电路设计技术的那些人是众所周知的。

上述的源于基础电子线路的细节的不均匀性全部是可能被也可能不被抑制在主要的观看者的视觉阈值以下的二级效应。为了在大型的单片或平铺的显示器中达到最后的图像质量水平，使用在RDI-118中揭示的附加的亮度和色度校正技术和算法来平滑视觉的人为现象可能是符合要求的。保守的方法是使校正数据存储器变得如此之大，以致每个象素都能被校正。这对于具有852×480象素的SDTV消费品应用可能仍然是经济的，但是在象素阵列尺寸为1280×768或更大的HDTV AMLCD中则变成不实用的。因此，有利的将是这样实现上述的多种电容均衡技术，以致亮度和色彩校正电子线路的数量以及所需要的校正计算不超过分配给这些功能的费用预算。

在图21中，在LCD单元中子象素的典型的模拟的归一化的亮度作为用于波长分别近似为612、542和487纳米的红色140、绿色142和蓝色143的光线的单元间隙的光学长度的函数被绘制成曲线。光学长度是由单元间隙和光线波长之比确定的。这是局部地确定通过色阀的光线的光学延迟和从单元发出的光通量的基本参数。所以，原色通量之间的平衡(色平衡)在单元间隙变化时随空间而有改变。现在参照图22，在LCD单元中子象素的典型的模拟的归一化亮度作为用于波长分别为612、542和487纳米的红色140、绿色142和蓝色143的光线的单元间隙的光学长度的函数被绘制成曲线。光学长度是由单元间隙与光线波长之比确定的。

所以，期望的情况是，通过在显示器的象素阵列上改变驱动信号校正有效的T-V曲线(图23)略有不同的象素和其它光学的、电光学的、环境光的、电子的、机械的或材料的小异常，使它们的外表在整个大型单片显示器上变得更加均匀一致。这样的校正可以通过下述两种途径之一进行，其一是使标称设计中定义的绝对亮度值和色度值相匹配或混合，其二是使显示器上的一个或多个参考区域(优选在位于大的象素阵列的内部)的相对亮度和色度的数值相匹配和/或混合。因此，靠近亮度或色度不均匀变化的区域的边界的子象素的绝对或相对亮度水平将在标称设计或象素在AMLCD内部的参考区规格的视觉阈之内。所以，依照本发明用于每个象素的输入数据被来自校正程序的新数据替代。这个新数据将被发送给在市场上能买到的通过电子线路以传统的方式接到液晶显示器上的列(数据)驱动器芯片。任何校正数据都将通过把传递函数的反函数应用于输入数据的定义域或输入代码范围被预先计算出来。校正数据对于显示器的每个象素或象素群体可能是不同的，因此计及每个象素的特性的差异。查询表是可能为这样的校正算法提供的一种实施方案。幸好，这样的校正方案将导致如有必要能使用目前最新发展水平的电子组件对大量的象素能够经济地实现的设计。然而，优选的是以大大减少必须储存和访问的数据量以及显示器操作期间必须为视频信号校正完成的计算量的方式描述在子象素的有效的T-V曲线中的偏离。在本文中和在RDI-118中讨论的机理知识集中于使校正量减到最少的显示器实际设计和灰度彩色偏移。

在平铺的FPD中引起亮度和色度变化的各种各样的机理和用于它们的校正方法已经在美国专利申请RDI-118中被揭示出来。在前面讨论过的单片显示器中引起人为现象的机理可以通过采用本质上被视为与RDI-118中揭示的那些完全相同的方法的软件和电子组件的应用得到校正。为了方便读者，这些校正方法的简明的概述将在下面提供，并且为了适用于大型单片显示器做了适当的修改。

人们都知道用于AMLCD的有效的透射-电压(T-V)曲线(即γ曲线)无论是代表标称设计还是因为上述的理由代表不同于标称设计的设计都是连续函数。所以，不正常的曲线和标称有效的T-V曲线之间的差异不仅是连续函数，而且按数据驱动器的最低(有效)位的尺度通常是相当平滑的函数。这样的偏移使黑和白状态不变，但对于每个子象素大大影响其间的灰度水平并因此通过原色的混合也影响彩色平衡。

由于假定：有效的T-V曲线距标称曲线的偏离对于黑白背景区而言消失，这是一个因为LC单元的基本操作机理通常被证明是正确的假定，所以有效的T-V曲线，或两条有效的T-V曲线之间的差异，能够通过把函数的定义域(或输入代码范围)分成有限的几块，然后以容易实时计算的简单方式描述每个块予以描述或近似。因为平滑而且距标称曲线的偏离通常很小，所以一种可能性是用线性函数描述每个块(分段线性近似)。然后，为了描述每个块，仅仅需要储存斜率和偏移量。因此，用于每个块的反传递函数(校正)对于在大型单片显示器上的每个象素或每组本质上被视为同一的象素也将是线性函数。

因为各个LCD面板区域是用多重连续的片材(例如，玻璃和有机膜)制成的，所以在单元间隙或其它的物理性质方面的偏离将以与象素间距(在大型显示器中通常在1毫米或更小的数量级上)相比平滑和连续的方式变化。所以，这些偏离也可以使用“等值线图”或在有与标称设计相比较其差异对于人类的观看者是察觉不到的传递函数的显示器中将象素区域或象素群编组的类似的方法予以描述。然后，用于某个区域或群体范围内所有的象素的传递函数可能引用代表整个区域或群体的传递函数的一个副本。于是，相应的反传递函数可能是简单的也可能是复杂的；然而，由于比象素计数小很多的数字将是需要的，所以这样的校正方案有可能使用实用数量的电子硬件予以实现。

人们还知道用于AMLCD的有效的T-V曲线无论是代表标称设计还是代表因为前面讨论的理由造成的它的偏离都具有非常相似的函数形式。因此，为数不多的基准T-V曲线可以被非常详细地描述，例如，通过使用全面的查询表，如同为了定义民用的LCD驱动器集成电路芯片的T-V曲线所做的那样。民用的LCD驱动器集成电路芯片的这个为数不多的有效的T-V曲线有可能被用来通过把标记分配给这样的T-V曲线然后研发用于象素的标记匹配表描述数量大得多的象素。在大型单片显示器上每个象素的特性都将被测量并且与有效的T-V基准曲线进行比较，而且最接近匹配的T-V曲线的标记将被选中。

图24a描绘在大型单片显示器中来自颜色不均匀的区域的边界的象素的行中的RGB子象素的相对亮度值。均匀的灰度组合给原色子象素定义输入信号。边界34在这张图中位于象素行60的左边，并且例如可能是图8中的等值线48、49、174。相对亮度值业已被归一化成平常的8位范围，即0-255。在彩色不均匀的区域内部RGB信号值，70/99/62，分别与用于这个采样灰度字段的标称驱动信号值相对应。在图24a中校正尚未被应用于各个象素。校正将分两个步骤进行：首先考虑色调，然后考虑亮度。

期望的是在整个显示器上这样维持蓝/绿和红/绿的相对亮度的比例，以致没有变色将会对于观看者变成明显的(色调校正)。经过校正的彩色相对亮度值是在图24b中举例说明的，其中三原色之间的相对亮度比已被维持在近似地精确到最低(有效)位。在彩色显示器中电子控制通常为每种原色考虑8位即256个“灰度”级。校正应该针对提供给显示器的帧数据的帧缓冲区进行。这在大型显示器上消除与色调变化或不均匀性有关的边界。

然而，这些校正不把显示恢复到用于均匀一致的灰度驱动信号的均匀一致的亮度，因为相对亮度值之和如图8所示在整个显示器上变化。图24c展示所有的子象素在对均匀一致的亮度水平处处进行过校正之后的相对亮度值。这种校正可以是这样实现的，即在每个输入帧被发送到显示器的数据驱动器(通常是列)之前把校正位图映像(在这张图中未示出)应用于每个输入帧。然后，所有的象素数据都将按照本发明的教导被改变。子象素数据被这样调整，以致来自显示器的光谱输出是色调和亮度在显示器的整个象素阵列上都一致地符合要求的那种输出。

现在参照美国专利申请RDI-118，图25展示的是用于24位彩色的通用校正程序的方框图水平实施的例证。用于其它的彩色分辨率的实施方案是类似的，而且对于本领域的技术人员是显而易见的。输入的视频数据首先被暂时储存在输入帧缓冲存储器中。在象素校正控制单元的控制之下视频数据从输入帧缓冲区中读出，校正数据从校正数据存储器读出，进入象素数据处理器。校正数据存储器应该由被初始化到储存在辅助非易失性存储器中的数值的非易失性存储器或易失性存储器组成，或者应该用从储存在非易失性存储器中的数值计算出来的数值初始化。这保证校正数据在显示器电力下降时不被遗失。然后，适合于象素视频数据的校正通过使用一个或多个处理单元完成电子的象素数据处理被施加上去。由于用于每个子象素的输入的和经过校正的两种视频数据都是由一个n位的整数(通常是8位)组成的，因此所有的象素数据处理都仅仅需要精确到n位。一旦象素数据已被校正，它就可以被直接发送到的显示器中。在替代实施方案中，象素校正控制单元与象素数据处理单元合并。在另一个替代实施方案中，经过校正的象素数据在发送给显示器之前被收集到输出帧缓冲存储器之中。

子象素数据校正可以用许多种方式完成。在一个实施方案中，子象素依照它们的有效的T-V曲线响应分组，然后每组分配到一个那个组专用的预先储存好的响应函数。例如，这些组可能包括用于每个边界基本上均匀一致的区域的内部区域子象素和用于每条边界的内部和外部边缘的边缘象素。只要分组的数目是合理的，那么必须被储存在校正数据存储器中用于响应函数的数据量就将是可接受的。

由于为了适合特定的操作条件和环境或设计而被改变的其它修正和变化对于本领域的技术人员将是显而易见的，所以本发明不被看作仅限于为了揭示的目的被选中的这些实例，而是覆盖不构成背离本发明的真实范围的变化和改进。

Claims (29)

1.一种在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，该显示器包括：

a)具有正面的观察面和背面的AMLCD平板组件；

b)靠近所述的AMLCD平板组件的所述的背面用来为它提供照明的背光照明装置；

c)靠近所述的背面和所述的背光照明装置的光线准直装置；以及

d)靠近所述的AMLCD平板的所述的正面的观察面用来消除进入的光线的准直性的消除准直装置。

2.根据权利要求1的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的AMLCD平板组件包括光学叠片，该显示器包括：

ii)液晶TFT AMLCD显示元件；

iii)至少一个选自固定在所述的显示元件上的盖板或后夹板。

3.根据权利要求2的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的消除准直装置包括一个屏幕。

4.根据权利要求3的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的屏幕配置在所述的显示器的观看者和所述的液晶TFT AMLCD显示元件的所述的观察面之间。

5.根据权利要求4的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的屏幕具有离开所述的显示器朝向所述的观看者的光线的强度的预定的角分布。

6.根据权利要求5的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的预定的强度的角分布用于离开所述的显示器的光线。

7.根据权利要求3的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的屏幕包括第一屏幕和第二屏幕，两者都配置在所述的显示器的观看者和所述的液晶TFT AMLCD显示元件的所述的观察面之间。

8.根据权利要求1的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的光线准直装置包括光学准直器。

9.根据权利要求8的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的光学准直器包括亮度增强膜。

10.根据权利要求9的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的亮度增强膜包括微观几何图形的棱镜阵列。

11.根据权利要求1的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的光线准直装置包括具有形状选自正方形、长方形、三角形、六角形、圆形和其它多角形的预定的单元结构的点阵。

12.根据权利要求11的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的预定的单元结构具有至少一个确定的单元宽度。

13.根据权利要求12的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的至少一个确定的单元宽度在大约3到5毫米的范围内。

14.根据权利要求11的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的点阵结构是由选自塑料、纸、铝或其它金属的材料构成的。

15.根据权利要求11的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的点阵结构包括铝制的蜂巢点阵.

16.根据权利要求11的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的点阵单元具有确定单元壁的预定的深度。

17.根据权利要求16的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的单元壁进一步包括壁的处理。

18.根据权利要求17的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的处理包括至少具有吸收、反射、镜面反射、漫射性质之一的光学表面处理。

19.根据权利要求17的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的处理是通过电镀、染色、涂漆或其它光学表面处理方法当中的至少一种过程对所述壁面进行处理。

20.根据权利要求17的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的点阵单元壁包括最靠近所述的背光照明装置的下半部分和最靠近所述背面的上半部分，所述的下半部分和所述的上半部分具有不同的光学表面处理。

21.根据权利要求20的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述点阵的所述下半部分的所述表面处理本质上是镜面反射的，而所述的上半部分的所述的表面处理本质上是吸收性的。

22.根据权利要求2的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，进一步包括：

e)靠近所述的背光照明装置的光漫射装置。

23.根据权利要求2的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，进一步包括：

e)配置在所述的前板和所述的后夹板当中至少一个上的至少一个掩模装置

24.根据权利要求1的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的背光照明装置包括漫射器、光学的光线准直器、点阵式光线准直器当中的至少一种。

25.根据权利要求2的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的AMLCD平板显示器组件包括：

iii)液晶TFT AMLCD显示元件；

iv)从凭借由具有预定的弹性模量和预定的厚度范围的光学上透明的粘结膜形成的本质上完整的表面密封固定在显示元件上的盖板和后夹板当中选中的至少一个。

26.根据权利要求2的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，进一步包括配置在所述的AMLCD显示器的所述的前面的观察面和观看者之间用来控制和至少部份地抵消从其所述的前面进入所述的AMLCD显示器并且被向后引向所述的观看者的环境光的影响的前面偏光器。

27.一种的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，该AMLCD显示器包括：

a)具有前面的观察面和后面的液晶TFT AMLCD显示元件；

b)弹性地附着于所述的AMLCD显示元件的所述的前面的观察面并且包括第一掩模和消除光线准直装置的本质上透明的支撑盖板；

c)弹性地附着于所述的AMLCD显示元件的所述的后面并且包括第二掩模的本质上透明的支撑后夹板；

d)具有前面用来为靠近所述的支撑后夹板配置的AMLCD显示元件提供照明的背光照明装置；

e)配置在所述的背光照明装置的所述的前面和所述的支撑后夹板的中间的至少一个选自光线光学准直器、光线增强膜、光线点阵准直器和光线漫射器的器件；以及

f)靠近所述的支撑盖板配置的至少包括屏幕、偏光器、掩模之一的消除光线准直装置。

28.根据权利要求5的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的屏幕通过粘结安装在所述的的AMLCD平板显示器组件上，从而将折射率的不连续性减小到最低限度。

29.根据权利要求3的在宽视角范围具有可控的对比度、亮度和色度的作为坚固的叠层板的单片AMLCD显示器，其中所述的屏幕选自漫射屏幕、折射屏幕和漫射/折射混合屏幕。

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