專利名稱：用于平板顯示器的像素裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板顯示器，具體地，液晶顯示器，更具體地，光致發(fā)光液晶顯示器(PL-LCD)。此顯示器的后一種類型在WO 95/27920中有述并且包括照亮光致發(fā)光輸出單元的窄帶UV激發(fā)光的使用。
平板技術(shù)的一個(gè)主要局限是由于對(duì)單獨(dú)像素進(jìn)行尋址的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)方法利用具有多路復(fù)用極限的被動(dòng)尋址像素，或原則上允許對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行單獨(dú)尋址的主動(dòng)尋址像素。主動(dòng)尋址的實(shí)例包括TFT陣列、等離子體尋址液晶顯示器(PALC)和等離子體顯示面板(PDP)。到目前為止所有這些技術(shù)的最廉價(jià)的是被動(dòng)尋址，但是這就可對(duì)多少像素(或像素行)進(jìn)行精確尋址而言是受嚴(yán)格限制的。
本發(fā)明預(yù)期以不同于現(xiàn)有技術(shù)顯示器的方式來布置像素；然后有可能在面板上對(duì)多于以往已有情況的像素進(jìn)行被動(dòng)尋址。被用于此應(yīng)用的方法欲將面板上的像素細(xì)分為更小的塊(即小于整個(gè)面板)或“片”；這在面板上留下不為像素覆蓋的空間并且此空間可用于對(duì)片進(jìn)行單獨(dú)尋址。以這種方式，具體為STN面板的多路復(fù)用極限僅在每個(gè)塊中應(yīng)用而非在整個(gè)面板上。舉例來說，若多路復(fù)用極限為50行，那么沒有形成塊狀的像素，LCD面板將被限定在50行(對(duì)于通常目的的顯示器來說顯然是不夠的)，但是，若像素成塊排列，那么可能50行的三塊中每個(gè)均可尋址并且面板上可尋址像素的數(shù)量由此而增加。
盡管在調(diào)制器內(nèi)使像素形成塊狀的這種方法用于尋址目的是有利的，但確實(shí)有缺點(diǎn)，也就是說，若直接觀察調(diào)制器，像素的“一小塊一小塊的”性質(zhì)將是明顯的。然而，類似于那些在本申請(qǐng)人早先的WO00/17700中公開的光學(xué)方法可用于以一種新穎的方式來克服這個(gè)問題并生成一顯示器。另外此原理可進(jìn)一步擴(kuò)展到由多個(gè)較小的顯示器生成一平鋪顯示器。盡管這樣的平鋪顯示器的概念是已知的(例如見KC-GB2236447，來自Fuiitsu Ltd的US 5751387或來自RainbowDisplays Inc的US 5661531)，但這種利用有像素塊的調(diào)制器的途徑卻是新的。
因此，依照本發(fā)明，在其最通常的方面，提供一種平板調(diào)制器如液晶顯示器，包括多個(gè)分別可調(diào)制的單元或像素，在其中面板的調(diào)制單元集合成塊或片以使每個(gè)片之間的空間沒有調(diào)制單元存在，或至少?zèng)]有起作用的單元。片之間的空間當(dāng)然基本上大于任何可能在片內(nèi)毗鄰像素之間的空間。
這些像素塊高度有利的一方面由片之間的空間不需要為透明的事實(shí)而產(chǎn)生。此空間可被用于如以上所述向單獨(dú)的塊供應(yīng)附加的尋址線；該附加的線不需要為透明的事實(shí)意味著它們可由金屬材料制成，該材料將顯著降低線路電阻。這方面特別有利于需要高頻響應(yīng)的視頻速率(video-rate)調(diào)制器。
現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)制器面板由于尋址線的RC效應(yīng)而在可對(duì)它們尋址的速度上被局限；換句話說，這樣的調(diào)制器可驅(qū)動(dòng)的最大幀速率是有限的。通常，這種效應(yīng)是如此大以至于不得不偽影增加液晶的粘度以使所述材料的響應(yīng)時(shí)間足夠慢以避免幀響應(yīng)和/或閃爍。具體來講，這種效應(yīng)是被動(dòng)尋址調(diào)制器面板顯示視頻不足夠快的主要原因之一。這樣，尋址線RC的任何減少將增加調(diào)制器可被驅(qū)動(dòng)的頻率，這樣減少液晶的所需粘度并因此允許顯示視頻速率(video-rate)數(shù)據(jù)。
可采取不同方式將像素排列為分離的塊。一種早已被提及，即在一列塊中，可對(duì)單獨(dú)的塊獨(dú)立地進(jìn)行尋址。如果沒有這種獨(dú)立性，每行像素將以普通行掃描來進(jìn)行連續(xù)尋址。然而伴隨像素的獨(dú)立塊，存在附加的自由度；人們可以a)象普通情況下一樣，對(duì)每行進(jìn)行連續(xù)尋址；這種途徑僅有的優(yōu)點(diǎn)是除了不透明材料，到所述塊的尋址線可為低電阻率；b)同時(shí)在每個(gè)塊中對(duì)一行進(jìn)行尋址，這樣增加總的幀掃描速率并提高STN多路復(fù)用極限(采用被動(dòng)尋址)。這也是多線尋址的一種形式；或一次在每個(gè)塊中對(duì)多于一行進(jìn)行尋址；這是在利用獨(dú)立的塊來進(jìn)一步擴(kuò)展多線尋址方法。
除了一列內(nèi)塊的獨(dú)立性，人們也可以在一行內(nèi)引入塊的獨(dú)立性。行的獨(dú)立性允許人們d)增加使用金屬導(dǎo)體，這樣，作為減少的RC時(shí)間常數(shù)的結(jié)果，增加尋址速率；或e)連續(xù)或以隨機(jī)塊順序?qū)λ辛羞M(jìn)行尋址。這樣可便于其它偽影的避免，特別是運(yùn)動(dòng)偽影，否則當(dāng)與視頻數(shù)據(jù)的解碼如包含在MPEG數(shù)據(jù)流中的解碼結(jié)合在一起時(shí)，可能有協(xié)同效應(yīng)(見以下)。
當(dāng)然在極端情況下，對(duì)于行和列，塊都是獨(dú)立的并且因此，可在對(duì)單獨(dú)塊進(jìn)行尋址所耗的時(shí)間內(nèi)可對(duì)整個(gè)陣列進(jìn)行尋址。此處的代價(jià)是行和列驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量增加，這樣增加費(fèi)用。作為選擇，可在隨機(jī)或任意的基礎(chǔ)上對(duì)塊進(jìn)行尋址，這在與數(shù)據(jù)解碼方案的結(jié)合上或在運(yùn)動(dòng)偽影的避免上可能有用。
通常，通過行和/或列的獨(dú)立性的使用或作為金屬導(dǎo)體的被減少的RC時(shí)間常數(shù)的結(jié)果，增加總的幀速率將減少幀速率偽影。另外，也可通過減少液晶粘度(在使用液晶的地方)來減少一些運(yùn)動(dòng)偽影。在普通情況下，由于將引入幀速率偽影(如閃爍和幀響應(yīng))，這個(gè)不能做到，但是通過幀速率的增加，這些已被消去或減少。
迄今為止所述的優(yōu)點(diǎn)已涉及對(duì)具體像素或像素塊進(jìn)行實(shí)際尋址的力學(xué)和電子學(xué)，但是對(duì)于這種途徑有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。例如，許多用于視頻數(shù)據(jù)的編碼和解碼方案依賴將圖像中的像素細(xì)分為塊。獨(dú)立地對(duì)每個(gè)塊進(jìn)行實(shí)際尋址的附加自由將進(jìn)一步使所有這樣的方案容易。作為實(shí)例，MPEG編碼部分地依賴于將圖像細(xì)分為像素塊并且然后一個(gè)幀接一個(gè)幀地使那些塊中的較小塊相關(guān)。一旦這被做到，隨后的塊可作為許多來自前一幀的“位移”矢量被簡(jiǎn)單編碼。這樣，在解碼時(shí)，新幀依照所述位移矢量從前一幀逐塊產(chǎn)生。假定依照本發(fā)明的實(shí)施例可在調(diào)制器上單獨(dú)顯示塊(它可被單獨(dú)尋址)，在這個(gè)數(shù)據(jù)的解碼和顯示之間有明顯的協(xié)同作用。
調(diào)制器上像素塊的布局可采取不同方式。例如，調(diào)制器上的每個(gè)塊在調(diào)制器上可為均勻尺寸和位置。這將代表一個(gè)極端，另一個(gè)極端是完全不均勻。塊布局的實(shí)際選擇將取決于其它系統(tǒng)方面。
以至少兩種方式在調(diào)制器上形成分離的像素塊是可能的。首先，且優(yōu)選地，途徑為如前面所述的；即面板上的像素圖形將確實(shí)是就位置、尺寸和空間而言所需要的。作為選擇，可利用具有均勻像素陣列的面板并且對(duì)像素以使它們顯示的圖形為所需要的這樣一種方式進(jìn)行尋址。注意像素排列實(shí)際上具有兩個(gè)方面間距(即像素塊的生成)和實(shí)際像素尺寸。對(duì)于像素尺寸的不同需要將在以下說明，但是較大像素的生成將涉及許多像素，這些像素組在一起以形成這些較大像素。片之間空間的生成將涉及一些永久關(guān)閉的像素。當(dāng)然，在實(shí)際上，這些永久關(guān)閉的像素將被屏蔽以使沒有光可通過它們，不管如何對(duì)它們進(jìn)行尋址。這種方案的缺點(diǎn)在于沒有空間被釋放，以允許單獨(dú)對(duì)所述片進(jìn)行尋址，但優(yōu)點(diǎn)是這樣的面板對(duì)于用現(xiàn)有手段的制造來說是直截了當(dāng)?shù)摹?br> 當(dāng)調(diào)制器中的像素塊具有至少迄今為止所述的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，仍存在問題在圖像顯示于調(diào)制器上的地方，這將展示塊之間的間隙(當(dāng)直接觀察時(shí))，而這顯然是令人不滿的。然而，有可能在調(diào)制器和觀察者之間放入一可適合于克服這個(gè)問題的光學(xué)裝置。原則上這種途徑可用于常規(guī)顯示器但特別有利于PL-LCD構(gòu)造，如以下說明。
本申請(qǐng)人早先的WO 00/17700公開一種在調(diào)制器和光致發(fā)光輸出屏幕之間放入一光學(xué)裝置的方法，這種裝置起到以類似但大大緊湊于常規(guī)投影顯示器的方式將調(diào)制器的平面投影到輸出屏幕的平面上的作用。這里應(yīng)用一類似原理來克服上述像素塊之間間隙為可見的問題。
為了理解這是如何實(shí)現(xiàn)的，認(rèn)識(shí)到當(dāng)像素集合為塊時(shí)，不得不減少單獨(dú)像素的尺寸以生成每個(gè)塊周圍的“空閑”空間是重要的。因此，為了再生成完整圖像，不得不放大像素的每個(gè)塊并且這是通過適當(dāng)光學(xué)裝置的使用實(shí)現(xiàn)的。光學(xué)器件設(shè)計(jì)得使輸出屏幕上的塊的圖像為正確的尺寸、形狀、位置以及取向和定位以產(chǎn)生合適的圖像，特別是使像素塊之間的間隙被消去。由于每個(gè)像素都被放大，合成的圖像也有必要放大。
在逐塊的基礎(chǔ)上對(duì)像素塊進(jìn)行投影和放大以克服所述間隙的問題，這個(gè)概念在此被稱為合成成像。當(dāng)所述原理作用于常規(guī)顯示器理論時(shí)，產(chǎn)生實(shí)際問題，這意味著PL-LCD構(gòu)造的應(yīng)用是特別有利的。注意到此申請(qǐng)中所述光學(xué)投影不同于現(xiàn)有技術(shù)的投影—特別是WO00/17700中所述的，也是重要的。
依照本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用，提供一顯示器，包括如先前所述的一平板調(diào)制器、用于產(chǎn)生窄帶激發(fā)光的一裝置如背光、帶有響應(yīng)于激發(fā)光而發(fā)射可見光的光致發(fā)光輸出單元的一輸出屏幕和適合于將調(diào)制裝置的圖像投影到所述輸出屏幕上的一光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置在逐塊的基礎(chǔ)上進(jìn)一步適合于對(duì)調(diào)制器上像素的每個(gè)塊進(jìn)行放大以在輸出屏幕上生成合成圖像。
合成成像的概念具有許多需要進(jìn)一步討論的新穎且有創(chuàng)造性的方面，但是應(yīng)注意到，盡管一方面有像素塊的調(diào)制器和另一方面合成成像的概念都是互補(bǔ)性非常強(qiáng)的思想，但像素塊的概念具有不涉及合成成像的具體優(yōu)點(diǎn)。例如，以上所述像素塊的尋址優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立于光學(xué)器件，因?yàn)樗鼈儾恍枰獞?yīng)用到調(diào)制器上—即對(duì)像素進(jìn)行尋址的常規(guī)裝置可被使用而不必修改。然而，注意對(duì)于片自身來說，這不是這樣的—若它們出現(xiàn)于調(diào)制器上但將不出現(xiàn)于最終的顯示器上，則需要引入光學(xué)器件。合成成像的性質(zhì)在于不獨(dú)立于調(diào)制器上的像素片—若使用合成成像，那么像素片將出現(xiàn)，并且反之亦然。
所述像素塊和光學(xué)裝置的補(bǔ)充性質(zhì)意味著若人們首先確定像素塊的布局和尺寸，這將指定該光學(xué)裝置的功能。另一方面，若人們首先確定光學(xué)裝置的每個(gè)獨(dú)立光學(xué)器件組的放大率和尺寸，這將確定像素塊的尺寸和位置。使用前一途徑，一個(gè)極端是使塊的尺寸和間隔均勻(并且因此所述光學(xué)裝置的放大率必須也是均勻的)。另一個(gè)極端是僅使用單位放大率(有時(shí)稱為中繼成像或圖像傳遞)和均勻塊間隔。然而在此情況下，如果欲形成合成圖像(即沒有塊之間間隙的)，則每個(gè)像素塊將與相鄰塊僅在概念上而非在物理上可作區(qū)分。
合成成像的中心方面是適合于實(shí)現(xiàn)合成圖像的光學(xué)裝置的特性。如WO 00/17700中所述的簡(jiǎn)單投影將是不夠的，因?yàn)閴K的存在在投影圖像中將仍是明顯的。在此提出的解決方案是每個(gè)塊具有一單獨(dú)的光學(xué)上獨(dú)立的裝置，該裝置以正確的放大率對(duì)該塊的圖像進(jìn)行投影，這樣在輸出屏幕上生成的所有塊的合成圖像是正確的(即所要圖像的精確顯示)。通過“光學(xué)上獨(dú)立的”意味著通過這樣一組光學(xué)器件的光線路徑與通過一組相鄰光學(xué)器件的類似光線路徑在物理上是分離的；這個(gè)詞組的使用是因?yàn)閷?shí)際光學(xué)器件本身在物理上塊與塊之間可能是或可能不是明顯的。
這些用于每個(gè)塊的獨(dú)立光學(xué)器件的存在導(dǎo)致超出現(xiàn)有技術(shù)顯示器的本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，如以下。每組光學(xué)器件將只接受來自(作為像素塊)物體上的每個(gè)場(chǎng)點(diǎn)的那些在一定角度范圍內(nèi)出現(xiàn)的光線。這種“接受”的性質(zhì)是，在這些角度范圍外的光線將在一些點(diǎn)上錯(cuò)過透鏡表面。在采用漸暈裝置的地方，這些光線將被吸收或阻塞并將因此對(duì)圖像不起作用(即被阻擋)。除了漸暈，可供選擇的是對(duì)背光進(jìn)行準(zhǔn)直以確保所有出現(xiàn)的光線在所述光學(xué)器件的接受角之內(nèi)；以這種方式準(zhǔn)直的背光將遠(yuǎn)比未準(zhǔn)直的背光有效，因?yàn)榉駝t未準(zhǔn)直的光將被遮蔽或丟失。
通常那些通過光學(xué)器件接受的光線將也是那些通過調(diào)制器的光學(xué)效應(yīng)以高對(duì)比度進(jìn)行開關(guān)的那些光線(在為優(yōu)選實(shí)施例的、調(diào)制器為液晶的情況下)。這依次將導(dǎo)致對(duì)于PL-LCD顯示器的較好的整體對(duì)比度。這樣，對(duì)比度和準(zhǔn)直的兩個(gè)方面通過整體對(duì)比度和光效率的整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)被連接在一起。在無源矩陣調(diào)制器的情況下，準(zhǔn)直效應(yīng)也可提高電光效應(yīng)的多路復(fù)用程度，提供超出現(xiàn)有技術(shù)的本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面是對(duì)較小顯示器進(jìn)行平鋪以生成單個(gè)較大顯示器的概念，這一方面是高度有利的然而是合成成像而不是像素片的結(jié)果。近年來多的研究精力已直接面向非常大的平板顯示器的制造；例如，現(xiàn)在正在生產(chǎn)17”或更大屏幕對(duì)角線的TFT顯示器。其它技術(shù)可有更大得多的尺寸，例如已用40”及以上的屏幕尺寸進(jìn)行過示出的等離子體顯示面板(PDP)或等離子體尋址液晶顯示器(PALC)。這些是這個(gè)尺寸的直視屏幕的當(dāng)前兩個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)者，但就費(fèi)用和性能而言都具有缺點(diǎn)。另外，并且在原則上，常規(guī)LCD可簡(jiǎn)單地制作得大一些，但相信這將總是過于昂貴的，因?yàn)閷?duì)于欲在商業(yè)上可行的這樣一途徑來說，這樣的大顯示器的產(chǎn)量將是過低的，并且在任何情況下，目前的制造商直到2010才會(huì)預(yù)期即使30”的面板。
另一種面向?qū)崿F(xiàn)非常大平板顯示器的目標(biāo)的途徑已成為將大量較小顯示器集合為矩陣或規(guī)則陣列，這樣形成一個(gè)大的顯示器，即上述“平鋪”。這種方法的主要問題是該較小顯示器不能互相很好地對(duì)接在一起，所以在單個(gè)顯示器之間總有未顯示圖像部分的一定區(qū)域。這個(gè)區(qū)域通常被稱為陰影區(qū)而沒有這樣陰影區(qū)的顯示器通常叫做“無縫”顯示器。
許多現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明已涉及避免或盡可能減小這個(gè)陰影區(qū)。例如，Kreon Screen International的EP 0114713描述一置于許多CRT顯示器之間的陰影區(qū)且減少或消去陰影區(qū)效應(yīng)的光波導(dǎo)部件，而US5828410(RC Drapeau)公開一類似思想。來自LG Electronics的GB2315150描述一用于以這樣一種使陰影區(qū)消去的方式來制造和組裝許多液晶子顯示器的方法。來自Rainbow Displays Inc.的類似專利(US5661531)描述如何可實(shí)現(xiàn)無縫效應(yīng)，通過在調(diào)制器中增加像素間的空間以使其與兩個(gè)平鋪調(diào)制器之間的間隙可比。這種方法具有特別的缺點(diǎn)，因?yàn)樾枰糜诠馄帘魏徒庀袼鼗母郊友b置以生成一令人滿意的顯示器。同時(shí)，來自Sony的GB 22742225公開一用于改善陰影區(qū)問題的不同方法，其中以減輕網(wǎng)格狀陰影區(qū)的效應(yīng)這樣一種方式來采用一設(shè)計(jì)以照亮陰影區(qū)的照亮裝置。所有這些方法可描述為用于克服陰影區(qū)問題的機(jī)械或部分機(jī)械的方法。
除了機(jī)械或部分機(jī)械的解決，可供選擇的另一種是使用一純光學(xué)方法。如GB 2236447(KC Tung)中所公開的，主要原理是將多個(gè)LCD以陣列排列在一起，盡可能地接近在一起。直接觀察，到看到陰影區(qū)；然而，可使用透鏡以產(chǎn)生每個(gè)子顯示器的放大圖像。以這種方式，當(dāng)實(shí)際顯示器不能很好地互相對(duì)接時(shí)，它們的圖像能夠；這樣形成一沒有陰影區(qū)的大圖像。來自Fujitsu Ltd.的US 5751387描述實(shí)施這個(gè)原理的具體的菲涅耳透鏡和光學(xué)裝置，而來自CRL Ltd.的GB 2317068和GB 2329786A除了使用微透鏡或伽柏超級(jí)透鏡而不是一單個(gè)透鏡以實(shí)現(xiàn)所述放大以外，也使用相同原理。應(yīng)當(dāng)注意，在產(chǎn)生實(shí)圖像的Fujitsu和CRL方法的情況下，實(shí)際所做的不過是將圖像投影到屏幕上。伽柏超級(jí)透鏡也不是最適合于以高分辨率放大。
這些光學(xué)方法可被改進(jìn)，如果它們與如WO 00/17700中所述的PL-LCD構(gòu)造結(jié)合在一起，但是在這樣產(chǎn)生的圖像中仍存在不足。由Fujitsu和CRL采用的光學(xué)方法在投影方案上不同，并且當(dāng)籠統(tǒng)地說投影在整體上是可行的且沒有不可接受的圖像質(zhì)量的降級(jí)時(shí)，在實(shí)現(xiàn)這個(gè)的地方，投影距離與圖像(原始圖像，非屏幕上形成的)的尺寸相比通常是非常大的。舉例來說，可對(duì)35mm的幻燈片非常容易地進(jìn)行投影，給出相當(dāng)尺寸的圖像，假設(shè)幻燈片和屏幕之間的投影距離是幾米。
在所述需要是制造平板顯示器的地方，平鋪的調(diào)制器面板之間的“投影距離”和第二或輸出屏幕與整個(gè)顯示器相比通常是非常小的。在使用具體方法以實(shí)現(xiàn)所需投影距離的所需放大(例如Fujitsu或CRL專利申請(qǐng))的地方，這是以犧牲圖像質(zhì)量為代價(jià)做到的。盡管所需放大量實(shí)際上是相當(dāng)?shù)偷模@也是真的。例如，兩個(gè)30cm子顯示器之間的陰影區(qū)可能僅為1或2cm。因此克服這個(gè)的所需放大的量?jī)H為約7％。然而，以一平板構(gòu)造中可能的短投影距離，整個(gè)被放大圖像的高圖像質(zhì)量是不可能的。這個(gè)的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)可考慮為沒有使用所述光學(xué)原理的顯示器業(yè)已市場(chǎng)化的事實(shí)，而不管這樣的事實(shí)該專利已有3-4年且對(duì)于這樣顯示器的市場(chǎng)想來是有利的。
這個(gè)問題的解決事實(shí)上是合成成像的擴(kuò)展。在使用依照本發(fā)明的顯示器的情況下，如迄今為止所述的，放大發(fā)生在調(diào)制器面板和輸出屏幕之間是毫無疑問的；這樣平鋪和合成成像這兩個(gè)概念之間有進(jìn)一步的協(xié)同作用。然而，在這里引用的現(xiàn)有技術(shù)中所述的放大和依照本發(fā)明實(shí)施例發(fā)生的放大之間有一基本差異。象以前那樣，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)在一次操作中對(duì)顯示于調(diào)制器、即液晶元件或面板上的圖像的全體進(jìn)行完全放大，而這里所述的系統(tǒng)通過細(xì)分單個(gè)調(diào)制器襯底上的圖象、獨(dú)立放大每個(gè)塊以及將被放大的塊“再組裝”為最終的合成圖像，來實(shí)現(xiàn)放大。所述細(xì)分和再組裝允許在一區(qū)域上進(jìn)行放大而沒有有關(guān)的圖像降級(jí)。一旦這被實(shí)現(xiàn)，所有剩下的就是，設(shè)計(jì)將面板平鋪在一起所需放大量的光學(xué)器件。
因此，依照本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展，提供一顯示器，包括如前所述以一優(yōu)選的規(guī)則陣列或矩陣來排列的多個(gè)調(diào)制器；用于產(chǎn)生窄帶激發(fā)光的裝置，如背光；優(yōu)選地帶有響應(yīng)于該激發(fā)光而發(fā)射可見光的光致發(fā)光輸出單元，以及用于將所述調(diào)制器平面投影到輸出屏幕上的光學(xué)裝置，該投影以這樣一種方式進(jìn)行通過單獨(dú)放大每個(gè)調(diào)制器上的每個(gè)像素塊而形成的每個(gè)調(diào)制器的投影的合成圖像比該調(diào)制器大一足夠量，以允許所有調(diào)制器的無縫合成圖像在輸出屏幕上形成。通過“一單個(gè)大的輸出屏幕”意味著該屏幕比任何單個(gè)的調(diào)制器面板大，實(shí)際尺寸通過平鋪在一起的面板的數(shù)量和每個(gè)被放大的程度而被自然地規(guī)定。
如前所提，調(diào)制器上的像素塊的布局方案或在所述光學(xué)裝置內(nèi)的放大率可以是均勻或不均勻的。非均勻方案的一個(gè)應(yīng)用是對(duì)中心塊以單位放大率進(jìn)行投影而對(duì)外圍周圍的塊進(jìn)行放大的情況。在此情況下，從概念上講，該中心塊可考慮為單個(gè)大塊或大量相鄰的較小塊。任一種方式下中心區(qū)域是分離的并區(qū)別于外圍塊。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)制器的中心部分與現(xiàn)有技術(shù)比沒有明顯改變，但外圍塊的存在及其放大率將允許對(duì)多個(gè)的調(diào)制器進(jìn)行無縫平鋪。象這樣的方案，其中僅外圍被放大，被稱為外圍放大方案，但這不是說這些是可實(shí)現(xiàn)平鋪顯示器的僅有方案。
在本發(fā)明的所有平鋪應(yīng)用中，所需放大程度是通過將子顯示器組裝在一起的需要來設(shè)定的；典型地，為此需要多至20mm的附加空間。例如，這可通過10mm的像素塊3∶1的放大率來實(shí)現(xiàn)。然而，這個(gè)放大程度實(shí)際僅在外圍需要；其它地方人們可使用相等的放大程度，即等于外圍的放大率(其是均勻的情況)、較小放大率或甚至較大放大率。在使用較小放大率的情況下，極端的是單位放大率，是在前一段的開始描述的方案。另一方面，可利用這兩者之間的放大率的任何值。
外圍放大原理的另一實(shí)施例是，當(dāng)被用于平鋪時(shí)，使用分離的外圍調(diào)制器，實(shí)際上是拆下外圍區(qū)域。這個(gè)實(shí)施例具有這樣的優(yōu)點(diǎn)代表中心區(qū)域的調(diào)制器將與當(dāng)前調(diào)制器有很小差異；缺點(diǎn)是外圍調(diào)制器自身的附加費(fèi)用和其安裝。該方案也可用兩種方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)是這樣的，調(diào)制器和外圍調(diào)制器安裝在基本上相同的平面以使用于每組光學(xué)器件的工作距離相同；另一方面，外圍調(diào)制器可安裝得距輸出屏幕比其他調(diào)制器近或甚至遠(yuǎn)。
由任何非均勻合成方案包含的不同放大率的直接后果是，雖然輸出屏幕上的像素尺寸通常在其整個(gè)區(qū)域上必須是均勻的，但調(diào)制器上的像素尺寸可以不是。將前述外圍方案作為一實(shí)例，所述調(diào)制器具有兩個(gè)主要區(qū)域一包含許多像素塊的外圍區(qū)域和一簡(jiǎn)單地中繼成像到輸出屏幕上的中心區(qū)域。如果外圍塊被三倍放大以完成平鋪，那么這些塊內(nèi)的像素比在中心塊內(nèi)的小三倍。
任何非均勻方案的第二個(gè)后果是照亮所述片的強(qiáng)度必須與面積放大率(或與線性放大率的平方)成比例；與均勻方案相比，這種照度的不同是所有非均勻方案的缺點(diǎn)。例如，如果中心區(qū)域以單位放大率進(jìn)行成像并且外圍塊以3∶1的放大率，那么這些片將需要以九倍于中心區(qū)域的光強(qiáng)度來照亮。這可通過例如為外圍區(qū)域安排分離的、更強(qiáng)的照明來實(shí)現(xiàn)。在采用分離的外圍調(diào)制器的地方，用于這些調(diào)制器的分離的照明裝置是特別有利的。
另一種方法將是將一裝置與背光結(jié)合起來，因此到達(dá)外圍片的光比到達(dá)中心區(qū)域的光更強(qiáng)。做這個(gè)的最簡(jiǎn)單方式是在背光和中心區(qū)域之間放置一11.1％的可透射的中性濾光器，這樣到達(dá)外圍的光將是到達(dá)中心區(qū)域的光的九倍強(qiáng)(使用一具體數(shù)字實(shí)例)。這種方法的缺點(diǎn)在于它是效率很低的。更好的方法將是使用一個(gè)部分反射鏡而不是吸收濾光器，這樣被阻擋的光可在背光腔中再生而不是簡(jiǎn)單地被濾光器吸收。當(dāng)然均勻塊布局方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于沒有與非均勻照亮的該問題相關(guān)的問題。
光學(xué)上對(duì)于合成成像的兩種不同需要現(xiàn)已陳述單位放大率(中繼成像或圖像傳送)和“普通”放大率。雖然在比至今使用的較小的規(guī)模上，或通過微透鏡陣列或GRIN陣列的使用，以本申請(qǐng)人自己的WO 00/17700中所述的方式，放大可通過常規(guī)光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)。在采用單位放大率的地方，可能有必要在調(diào)制器的整個(gè)中心區(qū)域—幾十厘米的范圍上這樣做。一個(gè)可能的途徑是如WO 00/17700中再次使用微透鏡或GRIN透鏡陣列。除了只進(jìn)行單位放大率之外，另一個(gè)途徑是使用類似于那些被用于實(shí)現(xiàn)放大的常規(guī)光學(xué)器件。
在使用常規(guī)光學(xué)器件的地方，這些被稱為“小型透鏡”，在尺寸上它們處于普通尺寸的透鏡和微透鏡中間—典型地，這些小型透鏡為20mm的直徑并可相當(dāng)于一個(gè)塊或片。小型透鏡和微透鏡中間的一個(gè)主要差異是由小型透鏡產(chǎn)生的圖像是顛倒的而由微透鏡陣列產(chǎn)生的圖像是直立的。在使用小型透鏡的地方，每個(gè)塊正在顯示的數(shù)據(jù)將需要顛倒過來以便抵消光學(xué)器件后來的顛倒。
有利的本發(fā)明實(shí)施例的另一方面是，原則上調(diào)制器的放大和圖像傳送可不考慮背光準(zhǔn)直程度而精確發(fā)生。假設(shè)對(duì)光學(xué)器件進(jìn)行適當(dāng)漸暈，這是這樣的；即，這樣的光將被阻塞，以防止該光到達(dá)錯(cuò)誤的光學(xué)器件組并因此被成像到錯(cuò)誤的地方。這樣可使得完全未準(zhǔn)直的背光可正確地起作用。盡管這種散射光的阻塞包含不希望的損失，另一方面準(zhǔn)直必然小于100％效率。優(yōu)選實(shí)施例將顯然是最有效的一個(gè)，但是未準(zhǔn)直但漸暈的方案好于準(zhǔn)直的方案，這卻不必是真的，反之亦然。被準(zhǔn)直的背光在WO 95/27920或WO 98/49585中有述。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面是可通過改變像素塊的形狀和布局來做枕形或桶形失真的校正，該方面涉及有利的光學(xué)裝置的存在。這個(gè)種類的失真是特別的，因?yàn)橹挥绊憟D像的形狀；這樣的失真圖像在另一方面是極好的(例如它仍可極好地聚焦等)。用于這種失真的校正可用這種方式來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵撌д婵商崆邦A(yù)知。換句話說，如果人們知道一完美的正方形失真為枕形，人們可算出將失真回完美正方形的正確桶形(枕形和桶形失真互為反面)。使用一數(shù)學(xué)類推，光學(xué)器件可由二維傳遞函數(shù)來代表，從中可推出逆變換。如果這種逆變換應(yīng)用到所需圖像形狀(在此情況下為直線像素的陣列)且然后此形狀通過光學(xué)器件成像，則進(jìn)一步的變換被先前的導(dǎo)致所需形狀正確成像的逆變換所抵消。假定必須消去這種性質(zhì)的失真，由于否則將不可能正確組裝一合成圖像，將不得不利用的另一解決方案是優(yōu)化來自光學(xué)器件的失真。而有可能導(dǎo)致光學(xué)器件或者比將在另外的情況下復(fù)雜和昂貴，或者已在其它方面降低性能，例如分辨率。這樣，這種校正失真的方法允許光學(xué)器件設(shè)計(jì)中的附加自由度，可被用于提高可在另一方面實(shí)現(xiàn)的性能。
將注意到，作為原理，外圍放大和合成成像不被限定于PL-LCD構(gòu)造(即在UV激發(fā)光被調(diào)制到磷光輸出屏幕上的地方)但由于幾個(gè)原因是最適合于這些類型的顯示器的。第一，在PL-LCD的情況下為光致發(fā)光輸出屏幕的第二屏幕是有利而非不利的。另外，以這種方式的光學(xué)器件的使用，當(dāng)可用于PL-LCD和常規(guī)構(gòu)造時(shí)，與對(duì)常規(guī)系統(tǒng)相比，對(duì)PL-LCD是有利的。由于兩個(gè)進(jìn)一步的原因，這是這樣的；·PL-LCD光學(xué)器件將比用于常規(guī)顯示器的等效光學(xué)器件簡(jiǎn)單和便宜，因?yàn)樗鼈冎恍铻閱紊幕驕?zhǔn)單色的。在常規(guī)顯示器中，這些光學(xué)器件將需適合于寬頻帶(即白色)光。一般而言，這將可能使費(fèi)用加倍，因?yàn)檫m合于單色光的單透鏡將不得不為雙透鏡以減輕波長(zhǎng)色散效應(yīng)。
·在常規(guī)系統(tǒng)中，形成的圖像分辨率是眼睛看到的分辨率。這對(duì)于PL-LCD構(gòu)造來說不是這樣的，因?yàn)榈诙蜉敵銎聊灰灶愃朴谠跁r(shí)域中的數(shù)字采樣的方式對(duì)圖像進(jìn)行有效再取樣。再取樣在黑色矩陣被包括在輸出屏幕上的地方發(fā)生。如果光學(xué)器件的分辨率低，那么在非技術(shù)的意義上，每個(gè)像素的圖像是“模糊”而非明顯的。在模糊的邊周圍，光將落到黑色矩陣而不是相鄰像素上并且因此將對(duì)整個(gè)圖像的分辨率沒有影響—這樣，最終的分辨率是由輸出屏幕上的磷光材料而不是光學(xué)器件所限定的。低分辨率將導(dǎo)致一定量的損失(在激發(fā)光落到黑色矩陣而不是磷光材料上的地方)，而當(dāng)不存在黑色矩陣時(shí)，或如果與光學(xué)器件的分辨率相比是小的，那么所觀察到的效果是引入一定量的像素間色度亮度干擾。這可導(dǎo)致觀察到的分辨率的減小，但實(shí)際上第一影響是色飽和度的損失。
作為一普通點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)注意，是無縫的圖像，而不必要是其上形成有圖像的輸出屏幕。優(yōu)選地是屏幕自身在完全平鋪的圖像的區(qū)域上是連續(xù)的，但在一些實(shí)施例中，屏幕自身也可由平鋪在一起的子單元以類似于調(diào)制器的方式形成(但有必要無類似的“陰影區(qū)”)。為了此應(yīng)用的目的，術(shù)語“無縫圖像”和“無縫顯示器”應(yīng)考慮為同義。
為了本發(fā)明的進(jìn)一步理解，現(xiàn)在將純粹通過實(shí)例的方式參照附隨的圖來描述其實(shí)施例，在圖中

圖1表示依照本發(fā)明的平板調(diào)制器，展示像素塊；圖2表示如何可對(duì)像素塊單獨(dú)進(jìn)行逐列尋址；圖3表示如何可對(duì)像素塊單獨(dú)進(jìn)行逐行尋址；圖4表示一方案，由此可通過現(xiàn)有像素的適當(dāng)尋址來“生成”不同尺寸的像素，或?qū)嶋H上的像素塊；圖5表示用于實(shí)施本發(fā)明的顯示器的圖示光學(xué)裝置；圖6顯示合成成像的原理；圖7表示三組獨(dú)立光學(xué)器件的光線蹤跡圖；圖8表示有附加漸暈裝置的小型透鏡；圖9表示漸暈裝置如何確保光學(xué)器件組是獨(dú)立的；圖10表示一依照本發(fā)明第二顯示器實(shí)施例的顯示器，也就是說一平鋪顯示器；圖11表示第三實(shí)施例，也就是說本發(fā)明第一實(shí)施例的非均勻版本，即外圍放大方案；圖12表示一如圖11中所示的顯示器的圖示橫截面；圖13表示四個(gè)實(shí)施外圍放大方案的調(diào)制器如何可平鋪在一起；圖14以附加的細(xì)節(jié)表示如何在實(shí)施調(diào)制器均勻版本的調(diào)制器上形成合成圖像；圖15表示四個(gè)類似于圖14中的調(diào)制器如何可平鋪在一起；圖16表示依照外圍放大版本的另一實(shí)施例的顯示器；圖17顯示由非均勻方案包含的像素尺寸上的變化；圖18表示一單個(gè)復(fù)合小型透鏡；
圖19表示另一復(fù)合小型透鏡，事實(shí)上是一為了外圍放大之目的的三元件透鏡；圖20表示小型透鏡和像素塊的結(jié)合如何可實(shí)施本發(fā)明的第二應(yīng)用；以及圖21和圖22表示如何可校正枕形或桶形失真。
在這些圖中，為清晰起見，通常省略背光或其它產(chǎn)生激發(fā)光的裝置，但通常將提供優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)UV或近UV發(fā)射管的這樣一背光。
圖1為表示調(diào)制器11和像素12的多個(gè)塊或片的平板顯調(diào)制器的簡(jiǎn)單描述。像素塊之間的空間13不包含調(diào)制單元。在此情況下片的分布是均勻的。
圖2表示通過其可對(duì)像素塊單獨(dú)進(jìn)行逐列尋址的概念。在此情況下，一3×3的塊陣列被表示；灰色區(qū)域21描述用于像素塊12的列尋址線。這些尋址線被放置在像素塊之間的空間中，該像素塊在現(xiàn)有技術(shù)中將為像素所占據(jù)。對(duì)于被動(dòng)尋址調(diào)制器的情況，本發(fā)明的這方面將在第一例子中允許在任何一列像素上的多路復(fù)用水平被降低。另外，也可開發(fā)不同于常規(guī)一次性行尋址的方法；例如，可對(duì)每個(gè)塊中的行同時(shí)進(jìn)行尋址。以這種方式也可增加可將數(shù)據(jù)的整個(gè)幀掃描到調(diào)制器上的速率。進(jìn)一步途徑將是使用更加隨機(jī)或任意的方案用于行尋址。
從某種意義上來說，在此圖中，像素塊表示對(duì)激發(fā)光是透明的調(diào)制器地部分—當(dāng)然，在已知方式中，像素是以透明電極最一般為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide)描繪的。然而在依照本發(fā)明的調(diào)制器的情況下，有不需要為透明的調(diào)制器區(qū)域；通常這些將是像素塊之間的空間。因此，在此圖中，尋址線路21不需要由透明導(dǎo)體制成并可因此由適當(dāng)金屬淀積而成，這樣顯著地降低線路電阻并更進(jìn)一步增加潛在幀掃描速率。當(dāng)然，在極端情況下，僅實(shí)際像素是透明的而且背光是這樣構(gòu)造的以僅僅照亮像素，這提高效率。
圖3表示行尋址如何也可用完全類似于列尋址的方式來改變。在此情況下，通過行尋址線31可對(duì)任何一行上的像素12的單獨(dú)塊相互獨(dú)立地進(jìn)行尋址。在該極端情況下，除了實(shí)施獨(dú)立的列尋址，還可實(shí)施上述操作，在此情況下可對(duì)調(diào)制器上的所有塊相互獨(dú)立地進(jìn)行尋址。
通常，像素塊的行和/或列獨(dú)立的任何程度允許使用不同于標(biāo)準(zhǔn)一次性行尋址的方法。極端方法為所有塊都是獨(dú)立的，在此情況下可對(duì)所有塊同時(shí)進(jìn)行尋址。另一方面，可用完全隨機(jī)或任意的方式對(duì)塊進(jìn)行尋址；例如，如果圖像正從一MPEG流被解碼，則像素的單獨(dú)的塊依照位移矢量逐幀改變。這可能導(dǎo)致以與簡(jiǎn)單行或列順序不一致的方式對(duì)像素塊進(jìn)行再尋址。
圖4表示由此可通過均勻像素化調(diào)制器的適當(dāng)尋址來“生成”不同尺寸的像素、或?qū)嶋H上的像素塊的方案。一系列的常規(guī)像素41與三個(gè)較大的像素42、43和44一起表示，該三個(gè)較大的像素將通過對(duì)九個(gè)較小的像素一起進(jìn)行尋址而生成。此實(shí)施例具有缺點(diǎn)像素塊之間的空間不是空閑以使塊能夠被單獨(dú)尋址，但這樣的調(diào)制器是現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)制器的更加直接的適應(yīng)。
圖5示意性地表示實(shí)施本發(fā)明的顯示器，有一安排來在輸出屏幕52上產(chǎn)生像素合成圖像的光學(xué)裝置51。三個(gè)像素塊或片53a、53b和53c被示出；僅為清晰起見，它們表示為與LCD面板分離，而事實(shí)上它們?cè)谄鋬?nèi)。背光也為清晰起見而省略。例如，該面板可以是常規(guī)的大(30cm)LCD面板，或者它可以特別配置以使片之間的空間是無像素的或至少是非有源的。襯底(例如較低的玻璃板)是透明的，至少在片53以下。此圖中描述的光學(xué)器件起到將調(diào)制器平面投影到輸出屏幕平面上的作用，但這種投影不同于現(xiàn)有技術(shù)將是明顯的，因?yàn)檎麄€(gè)平面不是作為一個(gè)來投影的；相反，其分離的部件(即與從調(diào)制器到屏幕的投影距離比較相對(duì)小的像素塊)實(shí)際上是分別投影的以使圖像對(duì)接。
調(diào)制器面板54可以是常規(guī)的主動(dòng)或被動(dòng)尋址的LCD面板，包括兩個(gè)玻璃襯底，在它們之間有液晶和正交的電極。在此情況下，僅可用通常的方式通過從面板的邊沿進(jìn)行多路復(fù)用來對(duì)每個(gè)片進(jìn)行尋址，而片之間的間隙只不過是不使用或作廢的像素區(qū)域。線路可沿該間隙布置以到達(dá)其它面板或其它電部件。
作為選擇，可對(duì)面板54進(jìn)行特別構(gòu)建，每個(gè)片分別可尋址，在此情況下在間隙中分布的線路可被用于對(duì)片自身進(jìn)行尋址，如在圖2中。這樣的構(gòu)造可通過具有一單個(gè)玻璃或其它透明襯底來實(shí)現(xiàn)，在該襯底上形成分離的LC單元相應(yīng)于所述片。
圖6示出合成成像的概念。左手的圖像表示單獨(dú)的塊，盡管再次為清晰起見，這些未被顛倒，但若在使用小型透鏡光學(xué)裝置，將為該情況。如可看到的，在塊之間有一尋址線可通過的間隔。右邊的圖像為全部被組裝的合成圖像，在其中圖像塊是沒有間隙的。在此情況下，為了概念的進(jìn)一步描述的目的，一網(wǎng)格已覆蓋到此圖像上，表示塊之間的連接將位于何處。兩個(gè)圖像的比較表明每個(gè)塊在合成圖像中已被放大。
圖7為通過比如可被用于本發(fā)明的三組獨(dú)立光學(xué)器件的光線蹤跡。在此情況下，光學(xué)器件為小型透鏡類，事實(shí)上由小型單透鏡的四個(gè)陣列71、72、73和74組成。如可看到的，記住該設(shè)計(jì)體現(xiàn)從光線追蹤包的輸出并且因此所示光線路徑遵守斯涅耳定律，該光線路徑事實(shí)上從一組光學(xué)器件到另一組是獨(dú)立的。
圖8表示有和沒有漸暈裝置81的小型透鏡。在采用漸暈的地方確保與相鄰小型透鏡的光學(xué)獨(dú)立性。此圖也表示透鏡如何具有一用于通過其的特定接受角。在這些角度之外的光線被阻擋，從某種意義上來說，它們錯(cuò)過透鏡表面并被漸暈裝置吸收或阻塞。如果適當(dāng)準(zhǔn)直背光，省略漸暈裝置是有可能的。依靠這樣一準(zhǔn)直的背光的效率，這可導(dǎo)致整體上較高的效率。
圖9表示如何采用漸暈以確保光學(xué)器件組是獨(dú)立的。頂部的圖表示來自一個(gè)塊的一些光線如何可通過相鄰塊的光學(xué)器件。在底部的圖中，漸暈裝置防止這些光線進(jìn)入相鄰光學(xué)器件。在此圖的情況下，光學(xué)器件事實(shí)上是微透鏡陣列組；這意味著在獨(dú)立光學(xué)器件組之間沒有物理的區(qū)別，除非采用漸暈裝置。這里和其它地方描述的漸暈解決辦法具有可使用未準(zhǔn)直背光的優(yōu)點(diǎn)，盡管被漸暈裝置阻塞的光代表系統(tǒng)損失。另一個(gè)實(shí)施例以這樣的方式準(zhǔn)直背光，光不離開會(huì)把光線引到相鄰光學(xué)器件組的路徑上的像素塊。
圖10表示一依照本發(fā)明的發(fā)展的顯示器。在此，九個(gè)單獨(dú)調(diào)制器面板101a-101i已在一單個(gè)組裝中平鋪在一起以形成一個(gè)大顯示器。光學(xué)裝置以這樣的方式適配，每個(gè)分離的調(diào)制器的圖像102a-102i比實(shí)際調(diào)制器大正好需要的量，以在所有九個(gè)單獨(dú)調(diào)制器上形成一合成圖像(為避免弄亂此圖，實(shí)際上僅示出一個(gè)圖像102g)。在每個(gè)調(diào)制器之間，每個(gè)圖像放大產(chǎn)生或允許一空間103；這個(gè)空間被利用用于這樣一組件的機(jī)械方面并且也用于為到每個(gè)調(diào)制器的電連接提供空間。
圖11示意性地和以俯視地方式示出依照本發(fā)明調(diào)制器的非均勻?qū)嵤├娘@示器，也就是說一外圍放大方案。每個(gè)外圍片111具有一放大的圖像112。中心區(qū)域113也具有其圖像114，僅為清晰起見在此表示為輕微放大。如可看到的，所有不同的圖像毗連，產(chǎn)生一在LCD面板上的顯示的整體放大圖像以及還大于面板115自身圖像的整體圖像。
圖12表示一通過如圖11中所示的顯示器的圖示橫截面。LCD面板121具有上述中心區(qū)域122以及外圍片123a和123b，還有相同調(diào)制器面板的所有部分。三組光學(xué)器件被表示中心光學(xué)器件125，在此情況/圖像中，中心區(qū)域122有單位放大率；以及兩組外圍光學(xué)器件126a和126b。該光學(xué)器件在LCD面板121和有磷光材料的輸出屏幕124之間放入。外圍光學(xué)器件對(duì)于所有外圍片來說是相同的(盡管這不是必須遵循的需要)并且在此情況下，以使中心和外圍區(qū)域的圖像正好毗連的方式放大其各自的外圍片。以這種方式，輸出屏幕124上的圖像的整個(gè)范圍比在下面的面板121大。這種特定外圍方案的目的是使幾個(gè)這樣的面板的平鋪成為可能。在此情況下，外圍片的放大生成額外的空間127，該空間對(duì)于另外的面板(未表示)來說足以被放在一陣列中而不生成輸出屏幕上所觀察圖像的陰影區(qū)效應(yīng)。
圖13表示四個(gè)平鋪在一起以形成單個(gè)較大顯示組件的類似于圖11中所示的調(diào)制器。每個(gè)顯示器具有一中心區(qū)域113和多個(gè)外圍片111。每個(gè)外圍片被放大以通過如所示的虛線對(duì)調(diào)制器的合成圖像進(jìn)行描繪。以這種方式，四個(gè)這樣的調(diào)制器可平鋪在一起同時(shí)仍允許用于平鋪調(diào)制器組件的機(jī)械和電方面的單獨(dú)調(diào)制器之間的空間131。
圖14以額外的細(xì)節(jié)表示依照在其中塊為均勻的本發(fā)明調(diào)制器的不同實(shí)施例如何形成一合成圖像。許多像素塊141被表示，除了塊距調(diào)制器的邊沿比距毗鄰的塊區(qū)域更近以外，每個(gè)都是相同尺寸和取向并且在調(diào)制器的整個(gè)區(qū)域上均勻分布。一光學(xué)裝置(未表示)對(duì)每個(gè)片進(jìn)行放大以產(chǎn)生合成圖像142。
圖15表示四個(gè)(或更多)每個(gè)都類似于圖14中所示的調(diào)制器如何可平鋪在一起。這個(gè)實(shí)施例是圖13中所示的一替換并具有避免亮度變化的優(yōu)點(diǎn)。
圖16表示通過依照本發(fā)明此實(shí)施例的分離的外圍調(diào)制器162的使用，兩個(gè)調(diào)制器面板161a和161b如何可產(chǎn)生一無縫圖像。兩個(gè)主要調(diào)制器上顯示的圖像通過中繼光學(xué)器件164a和164b中繼或傳送到輸出屏幕163。通過在主調(diào)制器之間且在此例子中稍微靠近輸出屏幕163的外圍調(diào)制器的由放大光學(xué)器件165放大的圖像，對(duì)將發(fā)生的陰影區(qū)進(jìn)行有效“填充”。在此圖中，光學(xué)器件164a和164b被稱為中繼光學(xué)器件，因?yàn)樗鼈儗?shí)行單位放大率，盡管這不是必須遵循的。在這個(gè)種類的裝置中，單獨(dú)調(diào)制器上的像素不需要被分為片。
圖17表示在采用非均勻方案的地方，像素尺寸將如何變化。在此情況下描述一外圍放大方案。外圍片111和中心區(qū)域113與一個(gè)外圍片的一部分和中心片的一部分的展開圖一起表示；這個(gè)視圖清楚地表示像素尺寸的變化(雖然不必要去度量)。
圖18和圖19表示通過兩個(gè)不同小型透鏡的光線蹤跡。透鏡181為四單元復(fù)合透鏡，每個(gè)單元是一個(gè)單的。這種特別的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)輕微程度的放大并且從物體到圖像的總線路為大約100mm。光線蹤跡清楚地表示關(guān)于所述對(duì)象的圖像的顛倒。透鏡191為三單元透鏡，用于比中心光學(xué)器件181大得多的外圍放大程度的目的。
圖20也分段表示光線路徑，這次用于平鋪應(yīng)用。兩個(gè)調(diào)制器或LCD面板201a和201b平鋪在一起表示(注意，未表示LCD面板的全體)。還顯示的是兩個(gè)外圍片202和首先的兩個(gè)中心片203a和203b。通過光學(xué)器件，這些被成像到輸出屏幕204上。因?yàn)橛稍谕鈬墓鈱W(xué)器件提供的放大程度不同于(即大于)其它光學(xué)器件；這樣，此圖代表本發(fā)明的一非均勻?qū)嵤├?。它類似于先前描述的外圍放大方案，除了單個(gè)中心片被細(xì)分為更多的片，其中每個(gè)面板上的一個(gè)片被表示；在此情況下，有關(guān)的光學(xué)器件提供輕微放大。這樣做是因?yàn)樗剐⌒屯哥R的設(shè)計(jì)和制造容易。也示出了兩個(gè)類型的間隙首先在外圍片202的邊沿和調(diào)制器的邊沿之間有一間隙205，其次在兩個(gè)調(diào)制器之間有一間隙206。原則上，無論在矩陣中如何安裝調(diào)制器，這兩個(gè)類型的間隙都存在，面板邊間隙205的寬度由調(diào)制器的機(jī)械構(gòu)造決定；其它間隙206的寬度由需要使在這個(gè)點(diǎn)到調(diào)制器的必要連接和在規(guī)則陣列中支撐調(diào)制器的機(jī)械裝置來決定。典型地，20mm的總間隙寬度(所有三個(gè)間隙一起)是足夠的。
圖21表示枕形光學(xué)失真效應(yīng)；像素的直的線性陣列211通過光學(xué)器件212成像并失真，產(chǎn)生枕形效應(yīng)213。
圖22表示通過像素布局的修正如何可校正這種失真。因?yàn)檎硇魏屯靶问д婊閷?duì)立的，當(dāng)通過相同光學(xué)器件212成像時(shí)，正確的桶形像素裝置221在輸出屏幕222上產(chǎn)生正確的像素圖形。
在以上圖中，灰色區(qū)域已通常描述像素存在或?qū)⒁嬖诘牡胤?，白色區(qū)域示出沒有像素的地方，即沒有光要調(diào)制的地方。然而，如以上所述，該兩個(gè)區(qū)域之間的區(qū)別可用不同方式認(rèn)識(shí)；即白色區(qū)域可在物理上代表沒有像素的區(qū)域，或沒有可在其中對(duì)液晶進(jìn)行尋址的區(qū)域。另一方面，它們可以是包含不尋址的像素的區(qū)域。在任一情況下將對(duì)該白色區(qū)域進(jìn)行屏蔽以防止光通過它們。
通常所述調(diào)制器已被稱為液晶面板；然而，應(yīng)當(dāng)理解它們可以是任何種類的電光調(diào)制器。另外，所述輸出屏幕已被通常描述為帶有磷光材料，但這些可以是任何光致發(fā)光材料。用于這些的優(yōu)選裝置是在具有其所知用于PL-LCD顯示器的黑色矩陣的三點(diǎn)色組裝置中，(并且也在圖4和圖17中表示)。
為了提高總的系統(tǒng)效率，用防反射的涂層來涂敷光學(xué)器件可能是適當(dāng)?shù)?；再者，可?duì)常規(guī)白色光系統(tǒng)做該項(xiàng)工作，但PL-LCD構(gòu)造是有利的，因?yàn)閱紊婪瓷渫繉颖葘掝l帶的簡(jiǎn)單。超過帶有漫射屏的常規(guī)投影顯示器的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是存在的，因?yàn)閹в辛坠獠牧系妮敵銎聊豢捎萌鏦O 98/52359中所述的電介質(zhì)濾料來涂敷，該濾料將起到通過將向后發(fā)射的可見光向前反射來增加系統(tǒng)效率的作用。
也已假定，調(diào)制器上的像素布局是在普通樣式中為直線性的，并且像素塊的布局也是直線性的。在此情況下，術(shù)語“行”或“列”的意思是顯然的。然而應(yīng)當(dāng)理解，可使用其它排列，特別是其它塊布置排列。例如六邊形陣列具有一些優(yōu)點(diǎn)。
激發(fā)光已被自始至終涉及；這優(yōu)選地是388nm中心波長(zhǎng)和大約15nm帶寬的窄帶UV光。然而它可以是任何其它適當(dāng)?shù)恼瓗г?，如窄帶可見藍(lán)色源。而且這里描述的方法可應(yīng)用到一常規(guī)(即非PL-LCD)構(gòu)造，在此情況下所述激發(fā)光將被“普通”白色光取代，且輸出屏幕將帶有代替磷光材料的漫射元素。在需要彩色的地方，或者通過如普通情況下在調(diào)制器中包括彩色濾光器，或者通過在輸出屏幕上包括它們而完成這一點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種平板調(diào)制器，包括多個(gè)單獨(dú)可調(diào)制的單元或像素，其中將調(diào)制單元排列為單獨(dú)調(diào)制器單元的片或塊(12、53)，以使每個(gè)片之間的空間(13)存在，所述空間沒有調(diào)制單元。
2.依照權(quán)利要求1的調(diào)制器，其中調(diào)制器上的片之間的空間帶有導(dǎo)體(21)以允許對(duì)一行或列決內(nèi)的單獨(dú)塊進(jìn)行獨(dú)立于相同行或列中的其它塊的尋址。
3.依照權(quán)利要求2的調(diào)制器，并且包括適合于同時(shí)或以隨機(jī)/任意順序而非連續(xù)地對(duì)一列塊內(nèi)的所述獨(dú)立尋址的像素的塊進(jìn)行尋址的驅(qū)動(dòng)裝置。
4.依照1到3任一權(quán)利要求的調(diào)制器，其中調(diào)制器上的片之間的空間帶有導(dǎo)體以允許對(duì)一行塊內(nèi)的單獨(dú)塊進(jìn)行獨(dú)立于相同行中的其它塊的尋址。
5.依照權(quán)利要求4的調(diào)制器，并且包括適合于連續(xù)或以隨機(jī)/任意順序而非同時(shí)地對(duì)一行塊內(nèi)的所述獨(dú)立尋址像素塊進(jìn)行尋址的驅(qū)動(dòng)裝置。
6.依照上述任一權(quán)利要求的調(diào)制器，并且構(gòu)建于一單個(gè)透明襯底上。
7.依照上述任一權(quán)利要求的調(diào)制器，其中像素由透明導(dǎo)電材料制成并且尋址線由較低電阻率的金屬或非透明導(dǎo)電材料制成或包括較低電阻率的金屬或非透明導(dǎo)電材料。
8.依照權(quán)利要求7的調(diào)制器，其中利用改進(jìn)的尋址線的RC時(shí)間常數(shù)以對(duì)整個(gè)像素陣列進(jìn)行比當(dāng)使用較高電阻率材料時(shí)的更快的尋址。
9.依照任何權(quán)利要求6到8任一的調(diào)制器，其中如果對(duì)整個(gè)面板作為整體來尋址，不引入幀響應(yīng)偽影，則液晶的粘度比可使用的液晶的最低粘度要低。
10.依照上述任一權(quán)利要求的調(diào)制器，其中片(141)尺寸在調(diào)制器上是均勻的。
11.依照任何權(quán)利要求1到9的調(diào)制器，其中外圍周圍的片(111)比那些(113)在調(diào)制器中心片要小。
12.依照權(quán)利要求11的調(diào)制器，其中有僅一個(gè)的大的中心片(113)和在中心片外圍周圍的多個(gè)較小片(111)。
13.一種平板調(diào)制器，包括多個(gè)單獨(dú)可調(diào)制單元或像素以及用于對(duì)它們進(jìn)行尋址的驅(qū)動(dòng)器，其中驅(qū)動(dòng)器以效果是單個(gè)較大像素這樣一種方式對(duì)多個(gè)像素并行尋址，并且多個(gè)這樣的較大像素被在整個(gè)調(diào)制器上尋址。
14.一種平板調(diào)制器，包括多個(gè)單獨(dú)可調(diào)制單元或像素以及用于對(duì)它們進(jìn)行尋址的驅(qū)動(dòng)器，其中驅(qū)動(dòng)器以每個(gè)片之間像素不被調(diào)制這樣一種方式對(duì)單獨(dú)像素的片或塊中的像素進(jìn)行尋址。
15.一種顯示器，包括依照任一權(quán)利要求1到14的調(diào)制器(54)；裝置，如背光，用于產(chǎn)生窄帶或基本上單色的激發(fā)光；輸出屏幕(52)，包含響應(yīng)于激發(fā)光而發(fā)射可見光的光致發(fā)光輸出單元或材料；以及光學(xué)裝置(51)，用于將每個(gè)片的圖像投影到輸出屏幕上的方式將調(diào)制器平面投影到輸出屏幕上，以便于在輸出屏幕上生成合成圖像。
16.依照權(quán)利要求15的顯示器，在其中對(duì)每個(gè)片以單位或大于單位的放大率進(jìn)行投影以使合成圖像大于調(diào)制器。
17.依照權(quán)利要求15或16的顯示器，并且包括多個(gè)以規(guī)則陣列或矩陣排列的這樣的調(diào)制器，其中被投影的每個(gè)單獨(dú)調(diào)制器的合成圖像(142)比那個(gè)調(diào)制器大一足夠量以允許在輸出屏幕上形成所有調(diào)制器的無縫合成圖像。
18.依照權(quán)利要求15或16的顯示器，并且包括多個(gè)以規(guī)則陣列或矩陣排列的這樣的調(diào)制器(161)，以及多個(gè)附加的外圍調(diào)制器(162)，每個(gè)有一相關(guān)但分離的放大光學(xué)裝置(165)；其中將調(diào)制器和外圍調(diào)制器的圖像投影到輸出屏幕上以使所有調(diào)制器的圖像一起在輸出屏幕上形成一無縫圖像。
19.依照權(quán)利要求18的顯示器，其中調(diào)制器和外圍調(diào)制器占用基本上相同的平面。
20.依照權(quán)利要求18的顯示器，在其中調(diào)制器和外圍調(diào)制器占用不同平面。
21.依照任何權(quán)利要求18到20的顯示器，其中與其它調(diào)制器分開對(duì)外圍調(diào)制器進(jìn)行照明。
22.依照15到21任一權(quán)利要求的顯示器，其中光學(xué)裝置包括以下的一個(gè)或結(jié)合小型透鏡，可能由一個(gè)或多個(gè)單透鏡或單透鏡的陣列構(gòu)成；微透鏡陣列；伽柏超級(jí)透鏡；和GRIN透鏡陣列。
23.依照15到22任一權(quán)利要求的顯示器，其中光學(xué)裝置是這樣可生成枕形或桶形失真，但通過適配像素塊的形狀和布局可校正該失真。
24.依照15到23的任一權(quán)利要求的顯示器，其中用于產(chǎn)生激發(fā)光的裝置被準(zhǔn)直。
25.依照15到25任一權(quán)利要求的顯示器，其中用于產(chǎn)生激發(fā)光的裝置未準(zhǔn)直，但采用光學(xué)裝置之間和/或在其內(nèi)的漸暈以防止圖像降級(jí)。
26.依照15到25任一權(quán)利要求的顯示器，其中激發(fā)光為窄帶UV光，優(yōu)選地有388nm的中心波長(zhǎng)和大約15nm的帶寬。
27.依照15到25任一權(quán)利要求的顯示器，其中激發(fā)光為窄帶可見藍(lán)色光。
28.依照15到27任一權(quán)利要求的顯示器，其中光致發(fā)光輸出屏幕包括以三點(diǎn)色組排列的光致發(fā)光生成單元。
29.依照15到25任一權(quán)利要求的顯示器，除了輸出屏幕只包含代替光致發(fā)光輸出單元的漫射單元，以及背光產(chǎn)生可見光。
30.依照權(quán)利要求29的顯示器，其中背光產(chǎn)生白色光并且彩色濾光器包括在輸出屏幕或調(diào)制器上。
全文摘要
一平板調(diào)制器包括多個(gè)單獨(dú)可調(diào)制的單元或像素，其中將面板上的調(diào)制單元抽象或物理地排列為單獨(dú)的調(diào)制單元的片或塊(如53a、b、c所圖示)，以使每個(gè)片之間存在沒有調(diào)制單元的空間。尋址線可位于塊之間的空間，這樣降低電阻率。還有放大光學(xué)器件的光學(xué)分辨率大大好于若將整個(gè)面板作為整體來成像。而且可在調(diào)制器塊和屏幕之間使用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件(51)來建立無縫圖像，至少一些塊被放大。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1413315SQ00817692
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2000年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月23日
發(fā)明者T·M·科克爾, W·A·克羅斯蘭德, N·勞倫斯, N·拉曼 申請(qǐng)人:屏幕技術(shù)有限公司