专利名称：色分场投影大屏幕lcd彩色显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影式大屏幕LCD彩色显示器。
LCD彩色显示器由于其图象分辨率高，彩色丰富，显示面积大，重量轻以及造价较低等优点，深受用户的欢迎。是一种市场前景被持续看好的产品。目前投放市场的此类产品，大多依据下列工作原理进行显示以热、光或电的方法，把要显示的图象预先书写进LCD盒。来自投影光源的强平行光束经半透反射镜反射，并垂直投射到LCD盒，经盒前面的偏振片起偏后进入液晶层，并被LCD盒后基板上的象素点反射，该反射光的强弱由对应的LCD象点对光的空间调制程度决定，即由书写在各液晶象点的信息差异决定。这些反射光经投影透镜放大后投射到银幕上，便把图象显示出来供人们观看。当然，上述显示过程是单色图象的显示方式，要实现彩色图象显示。直到今天，还是采用三只LCD盒和三套光学系统，把三种基色的图象分别精确地投射到银幕上，以观看彩色图象。这种显示方式的每一显示器必须具有三套LCD盒、三套信号书写系统和三套光学系统。存在结构复杂和成本高的缺点。为了克服这一缺点，最近有人提出用色分场LCD彩色显示的方法，即变R、G、B三基色图象同场(时)显示为按R、G、B的顺序在三基色脉冲光源同步发出R、G、B颜色光的配合下显示。与传统方法比较，该显示的场(或帧)频从每秒60场提高到180场。同时，其显示模式也从传统的点扫描或行扫描的模式变为帧扫描的模式，即必须等待每一帧图象写完后，在显示器上各象素点才依据各自写入的信号在同一时间里显示出来，即一帧接着一帧地显示。显然，传统的写一点(或一行)显一点(或一行)的单一晶体管开关矩阵寻址电路是无法实现的。所以近来人们用一只DRAM或SRAM单元取代晶体管。采用这种电路不仅大大增加了电路制作的复杂性，而且还不能完全实现帧扫描显示的目的。目前采用DRAM存储单元电路的写入／显示时间比为4∶1，SRAM单元电路为1.1∶1。此外，因为采用FLC(铁电液晶盒)，只能工作在开或关的二种状态，其输入信号只能是数字式的信号，对于具有256(28)灰级的图象信号，必须分8次写入才能完成一个带灰级象点的显示，必然存在时钟频率过高的缺点。
本发明的目的是研制一种电路和光路结构比较简单，制作成本低的色分场投影式大屏幕LCD彩色显示器。
为了达到上述目的，本发明的显示器由带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址液晶盒、由三支氙灯组成的三基色脉冲投影光源、可反射红、绿、蓝色光并能透射其他颜色光的三个二向色镜、图象放大透镜和显示银幕组成。其光路结构为三基色脉冲光源的平行光分别经三个二向色镜反、透射后进入双晶体管开关矩阵寻址液晶盒。经液晶盒反射的信号光被图象放大透镜放大后，在显示银幕上显示出来。显示器的液晶盒由前透明基板，后基板和夹在中间的液晶层组成。在显示器的后基板上，采用LCOS(LIQUID CRYSTAL ON SILICON)大规模集成电路技术，把带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址电路、反射式象素点制作在硅片的显示区域，并把信号电极总线驱动器和扫描电极总线驱动器制作在硅片非显示区域的周边部位。扫描电极总线与信号电极总路线交叉点及象素点电极间，连接二只作锁存及显示驱动用的晶体管和二只作存储及显示用的电容器，以及统一的显示生效线。
由于采用带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址电路制作液晶盒，不仅使寻址电路变得十分简单，还真正解决了DRAM和SRAM单元存储电路进行色分场显示时无法实现100％显示占空比的难题。由于写入的图象信号既可以是数字信号也可以是模拟信号，以及该电路的写入与显示之间被显示驱动MOS晶体管隔离，互不干扰，可大大降低图象信号写入的时钟频率。而且，该寻址电路与外围接口电路的兼容性也特别高。此外，由于该电路采用LCOS技术制作后基板，可获得非常平整的象素点反射面。当投射光以小角度投射到液晶盒的表面后，小角度反射出来的光束不致产生明显的畸变，使显示器的光路设计变得十分简单，调校的难度大大降低，制作成本大为减少。
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是色分场投影式大屏幕LCD彩色显示器光路结构图。
图2是带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址LCOS液晶盒剖面图。
图3是带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址电路原理图。
图1中，由带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址液晶盒1，由三支氙灯7组成的三基色脉冲投影光源，可分别反射红、绿、蓝三色光并能透射其他颜色光的三个二向色镜4、5、6，图象放大透镜2和显示银幕3组成本发明色分场投影式大屏幕LCD彩色显示器。8为消紫外线滤光片，9、10分别为平行光形成透镜和抛物面反射镜，以及11为氙灯外壳。
图2中，12为防反射膜，13为偏振片，14为LCD盒前透明基板，15为ITO公共电极层，16为取向膜，17为液晶层，18为取向膜，19为铝象素点电极板，20为聚酰亚胺层，21为显示电容的极板，22、24和26分别为显示驱动MOS晶体管的源、栅和漏电极，23和25分别为该晶体管的多晶Si和SiO2层，27为存储电容器的极板，29为锁存晶体管，以及28为单晶Si基板。
图3中，30为帧同步脉冲Fs输入线，31为行扫描时钟SH输入线，32为行同步脉冲Sv输入线，33为信号电极选通时钟脉冲Cp输入线，34为模拟(或数字)图象信号输入线，35为信号电极总线驱动器，36为扫描电极总线驱动器，37为显示生效脉冲输入线，38为选通开关，39为信号电极总线，40为扫描电极总线，41为带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址板，42为锁存MOS晶体管，43为显示驱动MOS晶体管，44为LCD象素点电极，45为存储电容器，46为显示电容器。扫描电极总线40与信号电极总线39交叉点与象素点电极44间，连接二只作为锁存和显示驱动用的晶体管42、43和二只作存储和显示用的电容器45及46，以及统一的显示生效线37。
当某一行扫描电极总线被选中时，图象信号线的信号，将按选通开关的选通顺序把该行的图象信号依次加到各条列信号电极总线上。并分别通过开通的锁存晶体管，把该行的各点图象信号(电荷)存储在对应的电容器上。这过程从第一行开始一行接一行地进行存储，直到存完整一帧的图象时，显示生效脉冲通过显示生效线同时加到各只驱动显示晶体管的栅极上，使存储在电容器上的信号(电荷)在显示生效脉冲加入瞬间全部转移到象点上作图象显示。同时，下一帧另一基色的图象信号也按上述过程一点一点地存储进电容器，存完后在第二次显示生效脉冲作用下，各象素点开始作第二帧图象的显示。以此反复进行。在R、G、B三基色脉冲光源同步照射下，便可进行彩色图象的显示。该电路与DRAM或SRAM单元矩阵寻址电路比较，不仅电路简单，而且由于写入与显示过程被显示驱动晶体管隔离，不发生交错。因此，可以实现100％占空比的显示。
为简化光路，方便调试和降低投影式大屏幕LCD彩色显示器的成本，采用色分场投影式大屏幕LCD彩色显示器光路，三支氙灯在同步电路控制下按1/60秒的周期和1/180秒的占空比分别发出白色光，经抛物面反射镜和透镜变换成平行光束，并被紫外泸光片去除紫外线，分别投射到二向色镜形成G、R、B三基色光束，在先后以同一角度投射到LCD盒上。该光束经LCD盒对应的液晶象点对其作不同程度的空间调制后，从LCD盒反射到图象放大透镜，经放大后投射到银幕，把图象显示出来。由于每帧单色图象显示时间只有1/180秒，R、G、B三帧图象的显示时间则为1/60秒。与每场三基色图象同场显示的时间一样，都比人眼对光线的残留时间短得多。因此，色分场与色同场显示在人眼的反应上不产生差异。
本发明可制作各种显示面积的投影式大屏幕LCD彩色显示器，也可制作小尺寸或微型LCD彩色显示器，既适合制作反射式LCD彩色显示器，也可用来制作透射式LCD彩色显示器。
权利要求
1.一种色分场投影式大屏幕LCD彩色显示器，其特征是该显示器由带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址液晶盒、由三支氙灯组成的三基色脉冲投影光源、分别反射红、绿、蓝色光并能透射其他颜色光的三个二向色镜、图象放大透镜和显示银幕组成，其光路结构为三基色脉冲投影光源的平行光分别经三个二向色镜反、透射后进入带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址液晶盒，经液晶盒反射的信号光经图象放大透镜放大后在显示银幕上显示出来。
2.一种如权利要求1所述的色分场投影式大屏幕LCD彩色显示器，其特征是所述带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址液晶盒后基板上的扫描电极总线与信号电极总线交叉点及象素点电极间，连接二只作锁存及显示驱动用的晶体管和二只作存储及显示用的电容器，以及统一的显示生效线。
全文摘要
本发明涉及一种投影式大屏幕LCD彩色显示器。该显示器主要由带电容存储器的双晶体管开关矩阵寻址液晶盒,能同步发出三基色光的脉冲光源、反射红、绿、蓝色光并能透射其他颜色光的三个二向色镜、图象放大透镜和显示银幕组成。具有100%占空比的色分场显示功能,电路简单,使用的光学部件少,调校容易和低成本的优点。可用于制作透射式和反射式LCD彩色显示器,尤其适合制作投影式LCD彩色显示器。
文档编号G02B27/18GK1307243SQ0011405
公开日2001年8月8日 申请日期2000年1月27日 优先权日2000年1月27日
发明者张苑岳 申请人:张苑岳