拼接式lcd大屏幕平板顯示器的製作方法
2023-10-05 15:06:09
專利名稱：拼接式lcd大屏幕平板顯示器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種平板顯示器，特別是一種製造難度低、成品率高、成本低、可以隨意拼接成各種尺寸和各種清晰度的LCD大屏幕顯示器。
增大顯示器屏幕的尺寸、減小其厚度、提高其清晰度、擴大其視場角、降低其成本，是LCD等平板顯示屏研製者的共同奮鬥目標。
增大LCD顯示屏幕的尺寸，目前有三種方法①單片式即直接增大LCD屏幕尺寸，增加象素數(比如把單片LCD的象素數增加到幾百萬)。該方法的致命缺點是成品率低、製造技術難度高、設備投資大、成本高。
②投影式通過光學放大，把本來尺寸不大的LCD屏的圖象投射到大屏幕上。該方法的主要缺點是需要一個較大的光路空間，其亮度也受限制。
③簡單拼接式拼接法是化大為小、化難為易的好方法。每個拼塊(或稱標準模塊)只顯示整個大屏幕的一小部分，其象素數少、成品率高、成本低。但目前採用的簡單拼接法有兩大弊病其一是拼縫和開窗率問題，模塊拼接在一起必定有拼縫；每個模塊要有驅動電路，各模塊之間又有互聯的引線；把各模塊裝成一個大屏還要有支架和固定點等，這些因素都會降低LCD的開窗率。尤其對於透射式LCD，其影響更大。其二是視場角問題由於簡單拼接式的每個模塊都是LCD，因此無法避免LCD視場角不夠大的弊病。
本實用新型的目的是迴避製造大屏幕、高清晰度LCD顯示器中難以逾越的高難技術、高設備資金投入等障礙。以目前已經成熟的技術和現有設備，製造出低成本的大屏幕、高清晰度LCD顯示器。
本實用新型的上述目的，可以通過下列圖文的詳細描述得以確證。
圖1.示出了簡單拼接式LCD的2×2象素拼塊。其中1為上玻璃基片，2為下玻璃基片，3為電極引出線，4為LCD上下電極重疊部分(即有效顯示窗口)。
圖2.示出了本實用新型的標準模塊結構剖面。其中1為透鏡(或光柵)陣列，2為LCD光閥陣列，3為背面投射式顯示屏幕，4為塑料框架。
圖3.示出了本實用新型的一種LCD光閥。其中1.2.3.分別為紅綠藍濾色膜，4為對應的象素電極。
圖4.示出了用稜鏡(或光柵)分光時對應的LCD光閥配置。其1為稜鏡(或光柵)，2為LCD光閥，3為對應於紅綠藍的象素電極。
圖5.示出了一種降低行掃描頻率的方框圖。其中1為多埠RAM作成的幀存貯器，2為該存貯器的逐行高速存入埠，3為該存貯器的分區多埠同時讀出口。
現在回到圖1.，由圖不難看出，這種簡單的拼接式模塊，明顯地存在著前面已經提到的拼縫大、開窗率小、視場角小等弊病。
而圖2.所示的結構可以完全克服上述弊病。其基本原理是入射光經過透鏡1聚焦，再通過受控的LCD光閥2，最後投射到顯示屏幕3上，該屏幕應是特製的由整塊玻璃、塑料、布匹等為原料製成的專用屏幕。由光路我們可以看出①顯示屏幕的顯示面積基本上就是入射光的面積，即開窗率接近100％，拼縫也極小。
②LCD光閥的象素電極面積可以大大縮小(見圖3.的4)。
除光路所要求的空間外，圖2結構中還存在著很多可利用的空間(包括LCD上未被象素電極佔用的空間)。
本實用新型所提供的圖2所示的標準模塊結構，加上下面陸續提到的進一步降低製造難度和改善性能的措施，可以獲得下列有益效果一、從顯示屏畫面效果看①開窗率大、拼縫小、有效顯示面積得到充分利用。
②完全的平面顯示。由於是背投屏幕，因此不存在LCD視場角不夠的弊病。
③彩色畫面混色效果好。受LCD控制的紅綠藍三基色光，經過光路散射，以及塑料框架的隔離和漫反射，最後投射到屏幕上的光將是混色後的光。即使觀察者離屏幕很近，也難以用肉眼分辨每個象素中的紅綠藍光色點所佔的區域。
④可以隨意拼接成各種尺寸和各種清晰度的大顯示屏，直至製作大屏幕、高清晰度電視。比如我們採用規格為32×32象素、每個象素為10mm×10mm的標準模塊。只要用12×8＝96塊標準模塊，就能拼接出外形尺寸為3.84m×2.56m，象素數為384×256的顯示屏。
二、從降低LCD製造難度和提高性能價格比看①標準模塊的象素數少(如32×32＝1024)，每個象素尺寸大，可以大大降低LCD的製作難度。若採用冗餘技術(在各個象素上，製作兩個或多個TFT的方法作為降低點缺陷數的一種措施)，完全可以達到100％的成品率。
②由於象素尺寸大，可以用印刷法印刷彩色濾色膜。與其他方法相比，印刷法簡單、成本低廉，且可以採用無機材料，其耐熱和耐氣候性優越。
③若採用稜鏡或光柵陣列分光，並在與紅綠藍相應的色光位置，配置LCD光閥(參見圖4)，還可以省去彩色濾色膜，這樣的話，不但降低了成本，也避免了濾色膜引入的弊病，對進一步提高LCD彩色顯示性能有好處。
④可以把LCD驅動電路同時集成在未被象素電極佔用的空間內，不但可以降低成本，同時也可以提高整個顯示屏的可靠性。這樣做的突出優點是極大地減小了模塊之間及模塊與顯示控制器之間的聯線數目。
⑤若採用圖5.所示的降低驅動頻率的方法，還可以降低在同一塊襯底上集成驅動電路的難度。先說明圖5如何降低行掃描頻率設高速存入一行所需時間為t，則存滿一幀共需mnt時間(幀存貯器分成m區，每區都有n行)。現在要在下一幀以相同的時間mnt，由m個埠同時讀出(即讀完每一區的時間仍為mnt)，那麼讀一行的時間t1＝mnt/n＝mt。讀一行數據送給顯示屏去顯示相應的一行。因此，LCD的驅動頻率可以降低m倍。仍以前面的384×256象素的顯示屏為例，如果拿該屏播放PAL制電視，則A/D變換的取樣頻率為384/52μs≈7.38MHz，其中52μs為行有效時間。若把256行分成四區(每區有64行)，則LCD的驅動頻率就可能降至1.84MHz。再說說降低驅動頻率對LCD驅動電路集成化的好處。我們知道，以相同的材料和工藝，把所有的電極母線驅動器和TFT矩陣皆集成在同一塊襯底上是非常理想的。但α-Si、P-Si載流子遷移率低，所集成的TFT管的響時間很慢，不足以跟上電視速率。現在採用了上述降低驅動頻率的措施之後，就能跟上電視速率了。
⑥由於每個模塊的總象素數少(掃描行數少)，且各模塊分別驅動，加上採用上述降低驅動頻率措施，將克服直接尋址的無源距陣LCD因掃描線數多而影響對比度的障礙，做出高對比度、高解析度的大屏幕顯示器。此時驅動電路不能集成在同一襯底上，必須另外集成好，把晶片貼在LCD空隙處並與電極鍵合好。
三、有良好的整體性能①本實用新型所提出的標準模塊，其中每個部件都是由相同的模具或版圖製作出來的，具有良好的互換性，可維修性。
②除LCD外，透鏡(光柵)陣列對顯示屏性能的影響最大，也是影響屏體厚度的決定因素。在製造上可以借鑑光柵複製、光碟製造、精密模具製造等先進技術，進行工業化大生產，而關鍵卻在巧妙、精密的設計上。
③塑料框架除光路要求的隔離、漫反射作用外，主要用來固定安裝LCD光閥陣列、透鏡(光柵)陣列，並起整個顯示屏的支撐骨架作用。設計精巧的塑料模具，可以保證足夠的機械強度(在可利用的空間內置入加強筋同時配合模塊間互鎖)和較好的安裝方便性，同時能美化整個屏體。
④綜上所述，由標準模塊拼接成的LCD大顯示屏，屬於比較理想的輕薄型平板顯示屏。它對背投光的利用率高，可以製成窗掛式顯示屏，直接利用白天室外亮度總比室內高的特點，省去照明，成為節能型顯示器。對於幾十平方米的窗掛式LCD顯示屏，只需消耗幾十伏安控制功率就能正常運行。若把該顯示屏掛到室外去，用背燈光照明，其畫面亮度可做得比投影式高得多。由於是大面積照明，對散熱也十分有利。
權利要求
1.一種包括透鏡，光柵陣列，LCD光閥陣列，塑料框架和背投屏幕的拼接式LCD顯示模塊，以及能降低LCD光閥製造難度的二項電路措施。其特徵是利用透鏡、光柵的聚焦和分光作用，使LCD的象素電極的面積得以縮小，而不影響開窗率。那麼LCD玻璃襯底上未被象素電極佔用的大片空間，就可以用於集成驅動電路和互連引線，並允許移動象素位置使其與分光投射到LCD上的紅綠藍彩色光相對應，因此省去了彩色濾色膜。其特徵是利用LCD光閥分別控制紅綠藍三基色光的透過率和光路的散射、漫射效果。使投射到屏幕上的光，是經過混色後的各種亮度、顏色的光。顯示屏幕的視場角大，平面顯示效果好。
2.根據權利要求1所述的能降低LCD光閥製造難度的二項電路措施之一。其特徵是利用多埠RAM幀存貯器的分區多埠同時讀出技術，降低行掃描頻率，即降低與LCD集成在同一塊襯底上的驅動電路的頻率。使低遷移率的α-Si、P-Si集成的驅動電路也能適應電視的要求。
3.根據權利要求1所述的能降低LCD光閥製造難度的二項電路措施之二。其特徵是利用拼接式模塊象素數少，各模塊分別驅動的特點，加上權利要求2的降低驅動頻率措施，使無源矩陣LCD能做出高對比度、高解析度的大屏幕顯示器。
全文摘要
本發明是一種拼接式液晶(LCD)大屏幕顯示器。通過光路和電路的巧妙配合,避開製造大屏幕、高清晰度LCD顯示器中難以逾越的高難技術、高設備資金投入等障礙,以目前已經成熟的技術和現有設備,製造出低成本的大屏幕、高清晰度LCD顯示器。光路上利用透鏡、光柵的聚焦和分光作用,使LCD的象素電極的面積得以縮小而不影響開窗率。電路上採用降低驅動頻率和各模塊分別驅動,使LCD光閥的製造難度得以下降。
文檔編號G09F9/35GK1214495SQ9410186
公開日1999年4月21日 申請日期1994年2月22日 優先權日1994年2月22日
發明者楊金玉, 楊海峰 申請人:楊金玉, 楊海峰