包含通過滾動相應面板片段照明的分段照明方案的lcd顯示面板的製作方法
2023-05-09 02:46:31 2
專利名稱：包含通過滾動相應面板片段照明的分段照明方案的lcd顯示面板的製作方法
液晶技術已經應用在用於投影電視、計算機監視器、銷售點顯示器和電子影院的投影顯示中，這裡只提及了一部分應用。
最近更多的LC器件應用是矽基板上的反射型LC顯示器，通常稱作矽上(LCOS)型液晶。一般地，液晶是扭曲向列液晶(TNLC)器件。基於矽的反射型LC顯示器通常包括互補的金屬-氧化物-半導體(CMOS)電晶體/開關的有源矩陣，其用於選擇性地旋轉液晶分子的軸。
在一些LC顯示器件中，通過選擇性地改變LC器件(面板)的LC分子的取向而在顯示器上構築圖像，然後選擇性地用光照明面板。該LC分子選擇性的取向稱作尋址或「準備」(preparing)面板。為此，用特定圖像準備面板，使得通過給各個圖像元素(像素)施加適宜的電壓而與照明同步。通常通過場順序彩色照明(FSC)來實現該過程，其中準備LC器件的每一行用於以順序的方式進行照明。該過程要求完全尋址每個像素的時間，以及最後行在照明前到達穩定狀態的任何滯後時間。
在LC每行的像素都被尋址(準備)後，發生照明，重複該過程以在滾動(scrolling)過程中產生圖像。在很多應用中，使用原色，紅色(R)、藍色(B)和綠色(G)來實現照明。照明時間相對於全色幀時間(即R，GB)被定義為佔空因數。可以理解到，為了給觀察者提供適宜的亮度，將照明佔空因數最大化是有用的。因此，將面板像素行的順序準備時間和最後行達到穩定狀態的滯後時間最小化是有益的。
增加照明佔空因數的一種公知的方法涉及每個像素使用兩個基於電晶體的存儲元件。根據該公知的技術，每個像素都包括提供用於當前圖像的晶體取向的操作電晶體-電容器對，和另外的對，其用下一圖像/FSC的適宜電壓充電。這樣，當顯示下一圖像時，就沒有明顯延遲/滯後，因為全部像素同時而不是順序準備(尋址)。
儘管參考的方法提供了提高的佔空因數，但其並沒有實用性。具體地，如果每個像素都要求元件的冗餘，就不能達到較小或不怎麼昂貴的面板的要求。
因此，所需要的是一種照明使用LC器件的顯示器的方法和設備，其具有提高的佔空因數並至少克服了公知方法和設備的缺點。
依照一個示例性實施例，在LCD中照明顯示器的方法包括準備用於至少一種顏色光的照明的LC面板片段，照明所述片段，和基本上同時準備用於隨後照明的LC面板的至少一個其它片段。示意性地，每個片段都包括至少兩行像素。
依照另一個示例性實施例，LCD設備包括第一離散發光器件陣列，其用第一顏色的光照明液晶(LC)面板的第一片段；第二離散發光器件陣列，其用第二顏色照明LC面板的第二片段；和至少一個附加的離散發光器件陣列，其中所述至少一個附加陣列的每一個都用不同顏色的光照明LC面板的各自片段，其中每個各自的片段都僅用來自所述至少一個附加陣列的相應一個的光照明，且其中第一、第二和所述各自片段的每一個都同時被照明第一特定時間周期。
當結合附圖閱讀時，從下面詳細的描述可更好的理解本發明。值得強調的是，各個特徵不必按比例畫出。實際上，為了討論清楚，尺寸被任意增大或減小了。
圖1是依照本發明示例性實施例的步進式滾動(step-wisescrolling)發光器件色條(color bar)照明設備的示意圖。
圖2是依照示例性實施例的發光二極體(LED)陣列的透視圖，每一個二極體都耦合到校準光學元件。
圖3是依照示例性實施例的包含N行像素的LC面板的概念圖。
圖4是依照示例性實施例的LC面板的第一和第N行像素隨時間的行驅動電壓的圖形視圖。
圖5a和5b是公知的全顯示尋址和照明方法以及一個示例性實施例的子顯示(棒)尋址和照明方法的照明時間的概念圖。
在下面的詳細描述中，為了解釋而不是限制的目的，列出了披露具體細節的示例性實施例，從而提供對本發明的徹底理解。然而，對於已經獲得本說明書利益的本領域中具有普通技術的人員應當明白，本發明可以在脫離這裡公開的具體細節的其它實施例中應用。此外，省略了對公知器件、方法和材料的描述，以不使本發明變得模糊。
依照至少一個示例性實施例，使用可調製的/可控制的光源實現LC顯示器件的步進式滾動。其提供了下述的性能優點，同時基本消除了機械移動部件。
圖1顯示了使用LC器件101在顯示器(沒有示出)上產生圖像的照明設備100的示例性實施例，LC器件示意性地為LCOS器件。設備100包括發光元件陣列102，103和104，其分別提供紅光、藍光和綠光。發光器件示意性地為發光二極體(LED)，其具有各個參考顏色的發射波長。這些LED可以是各種類型之一。可替換地，在該容量(capacity)中可使用其它類型的離散的、可尋址的發光器件。這些器件包括，但並不限於此，公知的光源，如白熾燈泡、有機發光二極體(OLED)和雷射二極體，假設它們符合特定的可尋址能力、可調製能力、響應時間和流明輸出的要求。這樣，可使用符合這些要求的器件。
在本示例性實施例中，每個LED陣列都耦合到光學校準器105，每個光學校準器都耦合到各自的光學積分器105。積分器105的輸出被輸入到二色性合成器106，其將單個顏色(波長)的光合成為輸出顏色。這些元件在將更加均勻的光源提供到LC器件101方面是有用的。
二色性合成器106的光輸出被透鏡107和偏振分束器(PBS)108成像到LC器件101上。PBS 108提供公知的偏振選擇性以及暗態光選擇性，由此在圖像中提供對比度。從PBS 108反射的光入射到LC器件101上，然後選擇性地到達投影光學器件109。此外，使用設置在110處的傳感器探測照明的均勻度，並且LED陣列的反饋迴路提供所需的校正和調整。
圖2顯示了依照示例性實施例的LED陣列201。LED陣列201是每一個原色的陣列，並且可以是圖1的陣列102，103和104任意之一，其取決於陣列201的LED的輸出波長。每個LED陣列201都設置在電路板或相似的連接方案上，以能夠選擇尋址陣列201的單個LED。依照這裡描述的示例性實施例，考慮到三原色中的一個或多個以順序/滾動方式照明LC器件，這相當有利。
校準光學元件202示意性地為複合拋物狀反射器，其有利地保持光的聚光本領(etendue)。使用積分器，如厚板光導203使光均勻。使用二色性合成器204或類似的元件將來自陣列(如陣列102，103，104)的各種顏色合成。
注意到，厚板光導203的每個玻璃截面都將來自其對應行LED的光進行引導。通過具有支持光導203內內部全反射(TIR)205的折射率的適宜膠水、液體或其它適宜材料(未示出)來分離玻璃行截面。由此，光從LED陣列201的特定行被引導向照明單元相應的出射行。這基本上有利阻止了行之間的光學串擾。
通過裝配在互連線上的電流源驅動器，如場效應電晶體(FET)電路電流源或類似器件選擇性地尋址陣列201的LED。這在通過在這裡描述的順序照明來影響步進式滾動方面特別有用。注意到，LED陣列耦合到視頻信號，以增強特定圖像。例如，在顯示器上產生亮或暗的區域來提高對比度。
進一步注意到，在實現圖1和2所示的實施例中使用的各種元件僅僅是示意性的。實際上，對於依照本示例性實施例的步進式滾動色條照明，可以使用其它元件和排列來提供可尋址的離散光源的陣列。
依照示例性實施例，通過順序照明LC器件101的片段來獲得圖像的步進式滾動。示意性地，每個片段都包括至少兩行像素。目前更加完整地描述這個和其它的實施例。
圖3顯示了一個示例性實施例的LC器件(如LC器件101)的顯示區域300。顯示區域300包括N行像素301，其中每一行都具有M個像素；並且N，M≥2。依照示例性實施例，M×N像素陣列被細分為L個片段，其形成了整個的LC器件。在每個片段中的行的總數等於N/L。
依照示例性實施例，該顯示區域300被分段為三條(片段)，每條都具有240(720/3)行。該器件可實施在高清晰度TV(HDTV)顯示器中，該顯示器具有1280(M列)比720(N行)的總解析度。這僅僅是示意性的，很多其它的顯示器也可以從本示例性實施例得到益處。最後，注意到，片段的單個像素可以逐行地從頂部到底部地來尋址/準備，或逐列地來尋址，或同時以行和列的組來尋址。在極端情況下，整個片段可以同時尋址。
如前面參考的，通過選擇性地施加特定大小的電壓來準備/尋址像素，以便當光穿過LC器件時定向液晶分子。通過調製在像素陣列上的偏振來形成圖像，其基本上被PBS選擇性地分離。依照示例性實施例，對於入射到各個部分上的顏色，LC面板的全部顯示區域300根據希望的輸入視頻信息調製入射到其上的光。該被調製的光從顯示器反射，且當所有的L片段自始至終滾動時，完成圖像。
依照示例性實施例，所有三種顏色都入射到顯示區域300上，每個顏色都入射到N/3行上。就是說，每個顏色都入射到為顯示區域300的總區域的1/3的片段上。在隨後的照明中，通過不同顏色照明每個片段，提供期望的步進式滾動。連續重複該過程。最後，注意到，使用三種顏色僅僅是示意性的，可以使用額外的顏色或顏色的其它組合，結果需要進一步的分段。例如如果使用四種顏色，每個顏色都入射到N/4行(四個片段)上。
在視頻信號施加到整個片段上後，來自LED陣列的光入射到顯示區域300的片段上，且總圖像的每個部分都投射到顯示器上。通過同時(例如並行地)尋址每個片段來實現顯示區域300的尋址，隨後每個片段同時照明。
因此可以理解到，不像前面所述的全顯示照明技術，本示例性實施例提供了提高每行像素照明時間並由此改善顯示亮度的分段的準備和照明。不同地，不是等待視頻信號和LC器件所有像素的對準，本示例性的方法和設備僅僅延遲了子顯示(片段)的尋址時間和LC響應時間。這提高了照明佔空因數，並由此提高了顯示亮度。
圖4圖解了示例性實施例的另一個有利的方面。第一曲線401顯示了行1的像素的行驅動電壓對時間，第二曲線402顯示了第N行像素的行驅動電壓。因為順序地施加電壓，所以延遲了最初施加的第N行驅動電壓。為了確保更均勻的照明，第N行像素的行驅動電壓比第一行像素的要大，以補償液晶的有限行尋址和響應速度。這就導致了在所述曲線下相同的區域，因而對於每行相等的場通量，其提供了更加均勻的行的整個片段的投射圖像。注意到該技術可應用於每個片段。在該情形中，最後行是N/3，在下一個片段中重複該過程，片段的第N/3行的施加電壓大於片段的第一行。
LC器件的分段提供了同時照亮L片段中每一個的能力，並僅僅被片段的尋址時間和LC響應時間所限制。這對於公知的全場技術是明顯的對比，公知的全場技術要求將照明延遲直到準備了整個LC器件以及直到最後行的滯後到達穩定狀態。可以理解到，示例性實施例的分段技術允許較長的佔空因數和更長的照明時間。
圖5a和5b分別顯示了公知的全顯示尋址和照明，與示例性實施例的分段顯示照明和尋址的對比。
在圖5a中，LC器件501要求所有的行都適當地取向，並處於在穩定狀態中，所以總照明時間由下式給出It＝T(色)-T(LC)-LAT×N其中It是照明時間，T(色)是色幀時間，T(LC)是LC響應時間，LAT是線尋址時間，N是行數。
相反，分段的LC顯示器502如上所述並行地尋址並照明每個片段503，504和505。在該布置中，照明的總時間It由下式給出It＝T(色)-T(LC)-LAT×N/3因此，增加了總照明時間。這樣，由本實施例減小了顯示尋址時間。
作為定量的例子，考慮具有100Hz顯示刷新頻率的器件，顏色刷新為三倍，或300Hz，或色幀時間為3.3ms。假定尋址線時間T(LAT)為1μs，液晶響應時間為1ms，則在1024行器件中，對於圖5a和5b兩種情形的LED照明時間分別為1.3ms和2.0ms。很明顯，本示例性實施例器件的照明時間大於圖5a的公知器件50％以上。這也分別圖表地顯示在圖5a和5b的曲線506和507中。清楚地，圖5b實施例的照明時間顯著大於圖5a公知技術的照明時間。
步進式滾動的示例性實施例也顯示在圖5b中。每個片段503-505都同時經過了用各自第一顏色的第一照明。然後在隨後的照明中，用各自第二顏色再次同時照明每個片段。重複該過程，以實現滾動，並與公知的技術形成對比，在公知的技術中，在單個時間用第一顏色照明全部顯示器，並順序用其它顏色照明全部顯示器。
由此描述了本發明，很清楚，了解到本說明書益處的本領域普通技術人員可以以很多方式改變本發明。這種改變不能認為脫離了本發明的精神和範圍，對於本領域熟練技術人員來說顯而易見的這些修改將包括在下述權利要求及其等價物的範圍內。
權利要求
1.一種在LCD中照明顯示器的方法，所述方法包括基本上同時準備用於照明的LC面板的至少兩個片段；和用不同顏色的光基本上同時照明每一個所述片段，其中每一個片段都包括至少兩行像素。
2.權利要求1所述的方法，其中所述至少兩個片段包括三個片段。
3.權利要求1所述的方法，其中連續重複所述過程，並且對於每次重複，改變照明每個片段的光的顏色。
4.權利要求2所述的方法，其中用紅光照明三個片段中的第一個，用藍光照明三個片段中的第二個，用綠光照明三個片段中的第三個。
5.權利要求4所述的方法，其中連續重複所述過程，並且對於每次重複，照明所述第一、第二和第三片段的顏色不同於最後的照明。
6.權利要求1所述的方法，其中片段的數量等於照明顯示器的光的顏色數量。
7.權利要求1所述的方法，其中每個片段的照明時間由下式給出It＝T(色)-T(LC)-LAT×N/C其中It是照明時間，T(色)是色幀時間，T(LC)是LC響應時間，LAT是線尋址時間，C是照明LC器件的顏色數，N是行數。
8.權利要求1所述的方法，其中所述方法包括給第一行中的像素施加電壓，該電壓小於施加到所述至少兩個片段中每一個的最後行的像素的電壓。
9.一種LCD設備，包括第一離散發光器件陣列，其用第一顏色的光照明液晶(LC)面板的第一片段；第二離散發光器件陣列，其用第二顏色照明LC面板的第二片段；和至少一個附加的離散發光器件陣列，其中所述至少一個附加陣列的每一個都用不同顏色的光照明LC面板的各自片段，其中每個各自的片段都僅用來自所述至少一個附加陣列的相應一個陣列的光照明，且其中第一、第二和所述各自片段的每一個都同時被照明第一特定時間周期。
10.權利要求9所述的LCD設備，其中所述至少一個附加陣列是第三陣列，其用第三顏色的光照明第三片段，並同時具有第一和第二陣列。
11.權利要求9所述的LCD設備，其中在所述第一特定時間周期之後，第一、第二和所述至少一個附加陣列的每一個都以第二特定時間周期照明不同於第一特定時間周期期間被照明的片段的各自其它片段。
12.權利要求11所述的LCD設備，其中在所述第二特定時間周期之後，第一、第二和所述至少一個附加陣列的每一個都以第三特定時間周期照明不同於第二特定時間周期期間被照明的片段的各自其它片段。
13.權利要求12所述的LCD設備，其中連續實現從一個片段到另一個片段的每個陣列的滾動，並且在每個滾動步驟之後實現同時照明。
14.權利要求9所述的LCD設備，其中，在照明第一、第二和所述至少一個附加片段之前，同時準備每個片段，以用施加到所述片段的多個像素的每一個的選擇性電壓來照明。
15.權利要求9所述的LCD設備，其中選擇性地尋址每一個陣列，以發射不同於來自其它陣列的光的顏色的特定顏色的光。
16.權利要求10所述的LCD設備，其中第一顏色是紅色，第二顏色是綠色，第三顏色是藍色。
全文摘要
使用可調製/可控制的光源實現LC顯示器件的步進式滾動。LC顯示器被分段，尋址每個片段，且每一個都與其它片段的每一個同時地被順序照明。除了其它優點之外，本發明還提供性能優點，同時基本上消除了機械移動部件。
文檔編號G09G3/36GK1806272SQ200480016415
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月9日 優先權日2003年6月13日
發明者D·J·安德森, M·J·茨瓦嫩伯格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司