CN86102457A - 液晶彩色显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶彩色显示装置包括一个液晶显示板和独立的电极驱动电路。显示板的一部分是带有滤色器的条状透明电极，另一部分是没有滤色器的透明电极。独立的电极驱动电路提供一个电压给前一部分的电极，另一个电压给后一部分的电极以使这两部分之间亮度差别很小。在整个面积上，包括安置有透明电极的显示图形分段和无透明电极的背景区域提供条状形式的滤色器，目的在于使未激励的分段和背景的可见度相同、

Description

本发明涉及到一种液晶显示装置，具体地说，涉及到一种液晶彩色显示装置，此装置适合用作安装在驾驶舱、汽车或类似装置中的驾驶员或司机用的仪器板，以可变的色彩来显示运载工具运行数据。

如日本未审查专利公开No.59-90818中所披露的，已知道的一种液晶彩色显示板有着一组置于显示板中透明电极上的滤色器阵列，这样，通过有选择地组合使用激励电极，可得到可变色彩的显示。在这种由显示图形分段构成的液晶显示板的安排中，每一个图形分段都有着以滤色器或无滤色器覆盖的透明电极。在这些有或无滤色器的部分产生不同的亮度，以及因这种结构产生的对清晰度和可见度的损害已成为液晶彩色显示板的一个主要问题。图3和图4表明了由于汽车仪表板的普通液晶彩色显示板30，此板包括位于中心的以可变色彩工作的速度表部分，分别在左边和右边的以固定色彩工作的燃料表部分和热仪表部分。在可变色彩显示部分上的透明电极覆有滤色器。因为在滤色器薄膜上的电压降造成这部分的亮度与固定色彩显示部分的亮度不同。对于仅在每一个显示图形分段的透明电极上置有滤色器的普通液晶彩色显示板的另一个缺点是，即使图形分段未受激励，滤色器也会不适宜地自背景上看到，而这也损害了清晰度和显示状态。例如，图3的速度表部分包括了七段（a、b、c、d、e、f和g）组成的单位数字，当字符“7”显示出时，仅有段a、b和c受到激励。在这种情况下，未激励的段d、e、f和g最好是完全不可见的，但是，滤色器的存在使得这些不发光分段在背景上被不适当地看到。

如日本未审查专利公开No.59-10988所披露的，已经有一种点阵结构的液晶彩色显示板。此装置包括在液晶衬底上形成的薄膜驱动晶体管，并在整个板表面覆有红、绿和兰的滤色器。然而，这种类型的液晶彩色显示板的制造工艺是复杂的，需要和制造半导体器件的制造工艺相当的复杂的生产能力，因而，使制造成本昂贵。

本发明的一个目标是提供一种液晶彩色显示板，它包括在一单块显示板上混合设置的、其上带滤色器或不带滤色器的一些透明电极，目的在于改善清晰度和可见度。

根据滤色器是否存在而对显示屏部分提供独立的液晶驱动电路，来减小有无滤色器部分之间亮度的差别，从而达到上述的目标。

通过不仅在显示图形段上，而且在整个显示板面上滤色器的条状安置，使受激发的显示图形分段不是从背景上清晰可见，这样也对达到上述目标起到作用。

图1是表明了根据本发明的显示控制电路的方块图;

图2图示了液晶显示板的一部分和相关的液晶驱动电路;

图3图示了用于汽车仪器面板的液晶显示板的一个例子;

图4表明了用于图3示出的速度表部分的单位数字的7个笔段所组成的图案组;

图5示出了图4中表明的七个笔段中的一个，其上有着常规排列的滤色器;

图6表明了显示图形的笔段，在整个板面上有着条状排列的红和绿色滤色器;

图7表明了有着七个笔段的显示部分，其中，笔段a、b和c由矩形波形的脉冲电压所激励;

图8是常用的液晶显示板的横截面图;

图9是根据本发明的液晶显示板的横截面图;

图10是表明液晶驱动电压的波形图;

图11是根据本发明的液晶显示板的固定色彩部分和可变色彩部分的光学特性;以及

图12是由图1中表明的控制电路产生的液晶驱动电压的波形图。

现将参考附图描述本发明的一个实施例。首先，将结合图3来解释液晶显示板布置的一个例子。在显示板的中间部分有图形为“1”、“8”和“8”的速度表部分，以便按三位数显示运载工具的速度（可选定公里/小时或哩/小时），而图形“8”包括七个笔段a、b、c、d、e、f、和g。安置在速度表部分左边的是燃料表部分，用来以条状图形方式显示剩余的燃料数量。而在速度表部分的右边，类似地安置了热仪表部分，用来以条状图形方式显示发动机冷却剂的温度。在这些显示部分中，速度表是根据测得的运载工具的速度以可变色彩显示的。例如，运载工具的速度在0～60公里/小时范围内时以绿色显示，速度在61-99公里/小时范围内时以黄色显示，而速度在100～180公里/小时范围内时以红色显示，这样，使得驾驶者能够迅速地注意到行驶的情况。另一方面，燃料表部分和热仪表部分是以固定颜色显示的，例如，以绿色、桔黄色或者类似的颜色来显示。

下面将描述改变速度表部分颜色的方法。图4表明了由七个笔段a、b、c、d、e、f和g组成的字符“8”。每一个笔段由一个条状形式的透明电极所组成，每一个透明电极覆有一个条状滤色器。图5表明了笔段b的一部分的更多细节，作为一个例子，它是一组薄的透明电极，其上交替地放置了分别用R和G表明的红色和绿色滤色器。虽然这种安排仅使用了红、绿两种颜色的滤色器，以产生红、黄和绿色，但是，当需要更多种类的颜色时也可以加上兰色滤色器。

图8表明了通常的液晶可变色彩显示板的截面结构，而图9表明了本发明的相应产品，其中，在背景区域也设置有滤色器。这两种结构都有一玻璃底板10，板上覆有条状分段透明电极11以形成显示图形，每一个电极上覆有红色滤色器12或绿色滤色器13。制成滤色器的材料，例如，明胶有着在精细图形上易于着色和稳定的色重现特性，并且以1.0～2.0微米的厚度形成。与玻璃底板10相对的是一个玻璃顶板14，在上面形成一个共用的透明电极15。虽然也可以与所表明情况相反，在公用透明电极15上设置滤色器，但是考虑到在制造过程中两元件之间的位移，还是在分段的透明电极11上沉积滤色器。

为了使液晶分子在一个确定的方向上极化，在显示板的上、下透明电极上都覆有极化取向薄膜16。而液晶材料17填充在这两层薄膜之间。在玻璃底板10和玻璃顶板14的向外一面，分别覆有下极化板18和上极化板19。

图8和图9表表明，显示板结构的右边部分用作为固定色彩显示。与可变色彩显示部分不同，在透明电极11上没有滤色器12和13，而且，与可变色彩显示部分的电极15分开，另外提供了一个共用透明电极20，以用来独立地进行电压控制（虽然也可以如图2中所示的，形成一个整体的共用电极）。

固定色彩显示部分的颜色是由置于下极化板18外的滤色器21所决定的。因而，透明电极11阵列呈现出这种颜色。

下面将参考图10描述由于液晶显示板的共用静态驱动***。图10（a）-（c）所表明的电压脉冲加到图9中表明的分段电极11和共用电极20上。如图10（a）和（b）所示，当加到分段电极上的脉冲电压的相位超出共用电极上电压相位兀时，液晶被极化（通状态），而如图10（a）和（c）所示，当此两电压彼此同相时，液晶处于非极化（断状态）。

图11是一曲线图，它表明了对于透明电极上覆有滤色器的可变色彩显示部分以及无滤色器的固定色彩显示部分的亮度与施加的电压的关系。由此曲线明显看出，带有滤色器的可变色彩显示部分和未带滤色器的固定色彩显示部分加有相同电压时，在显示板上有着不同的亮度，这引起了清晰度和可见度的变坏。也就是说，电压V1加在固定色彩显示部分提供了N1烛光/米²的亮度，而同样的电压加在可变色彩显示部分只提供No烛光/米²的亮度。造成可变色彩显示部分亮度降低的主要原因是在透明电极上的滤色器的存在，由于通过滤色器薄膜产生的电压降落使得加于液晶的电压低落，以及由于减小了光学结构的晕映因素的每一分段的条状形式（由图9的截面图将会清楚地看到）的存在。

本发明人认识到需要对可变色彩显示部分和固定色彩显示部分分别加以选定的最佳电压，以便在整个液晶显示板上实现均匀的可见度。本发明基于这一考虑，并且希望独立地控制可变色彩显示部分和固定色彩显示部分上的液晶驱动电压，使得在同一块液晶板上构成的两部分中的激励的图案分段实际上能以相同的亮度被见到。

现将参考图1和图2来描述所发明的液晶显示装置。图1表明了此液晶显示装置的控制电路方块图，参考数号1表示用来测量运载工具速度的速度感测器，在对波形整形后，它送给微计算机5一个速度信号。数号2是一个燃料感测器，用来测量运载工具燃料箱余下的燃料数量，而3是一个热感测器，用来测定发动机冷却剂的温度，这两个模拟信号都在微计算机5中变为数字数据。4是一个开关，用来选定公里/小时或哩/小时作为所显示的运载工具速度的单位。微计算机5处理这些输入信号并产生一个供给液晶显示板30的显示信号。显示板30包括一个用来显示运载工具速度的可变色彩显示部分6，这部分是由一个液晶驱动电路7所驱动，驱动电压为V2。显示板30还包括一个以条状图形显示燃料量和发动机冷却剂温度的固定色彩显示部分8，这部分由另一个驱动电路9所驱动，驱动电压为V1。液晶驱动电路7和9响应于由微计算机5产生的显示信号而工作。

如图11所示，设定驱动电压V1和V2，使得在可变色彩显示部分6和固定色彩显示部分8这两部分得到相同的亮度N1（烛光/米²）。如前所述，通过加有独立的驱动电压，本发明使两种类型的显示部分有着同样的可见度。

虽然图1的实施例有着分别为可变色彩显示部分6和固定色彩显示部分8提供的共用透明电极，但是假设独立的驱动电压脉冲加到这些部分的独立电极上而这两部分共用一个整体的共用透明电极，也能有着同样的控制效果。

图12表明了加于有着共用电极的可变色彩和固定色彩显示部分的独立电极上的脉冲电压波形。如图11所示，加于可变色彩显示部分的电压要比加于固定色彩显示部分的电压更高，这样才使两部分有着相同的亮度，因此，加于共用电极和固定色彩显示部分的分段电极上的矩形电压波形有着相同的振幅V1，而加于可变色彩显示部分的分段电极上的矩形电压波形振幅V2高于V1。

图2表明了发明的控制电路的另一实施例，在电路中把图12所表明的脉冲电压加到可变色彩和固定色彩显示部分的相应电极上。工作比为50%的矩形脉冲电压加到共用电极33上，并且同时加到两个异-或门电路31和32的一个输入端。异-或门电路31的输出加到固定色彩显示部分的分段电极34上，而异-或门电路32的输出加到可变色彩显示部分的分段电极35上，电极35上覆有滤色器36。异-或门电路31和32分别提供独立设定了的输出电压V1和V2。液晶板37在截面结构上所定出尺寸是使得共用电极33和固定色彩显示部分的分段电极34之间，以及共用电极33和可变色彩显示部分的分段电极35之间有着同样的距离，以简化制造过程。这种尺寸方案同样适用于图9中表明的有着独立共用电极的结构。在整个显示板区域中，使用相同的液晶材料17。用了前述的液晶显示装置的结构和电路，就能够使显示出图案的可变色彩和固定色彩显示部分的可见度几乎没有区别。

下面，将讨论使得液晶显示板的未激励分段的可见度和背景可见度相同的安置。图8表明了通常的液晶显示板的截面结构，左边部分是可变色彩显示部分，用来显示如图3中所示的三位数字部分，右边部分是固定色彩显示部分，用作为燃料表和热仪表部分，而图8的中心部分是如图3中那样的背景。通过有选择地激励在玻璃底板10上形成的透明电极11，图8中的左边部分能够实现多色、单色或不鲜明色的显示。

本发明还要使液晶多色显示板（在透明电极上形成有红色和绿色滤色器）上处于关断状态的显示图形分段与背景有着相同的可见度，如图9所示，在此显示板没有显示图形分段的区域安置条状滤色器12和13作为假滤色器。这些假滤色器不带有透明电极11，而在这部分的液晶始终是不被激励的。这样，七个图形分段a、b、c、d、e、f和g中的某些未激励分段看起来就和带有假滤色器的背景部分有着类似的颜色和色调，因而，图形的清晰度及可见度得到相当大的改善。

图6表明了滤色器的条状安置，其中，如图9所示的红和绿滤色器被交替地放置。应当注意到，通常在相应的透明电极上提供红、绿和兰滤色器以构成多用彩色显示板，在这些情况下将使用红、绿和兰假滤色器。在图6中，用A所表明的，除去由虚线所限定的图形分段外的区域和用B所表明的整个区域都使用了假滤色器。由虚线限定的七个分段a、b、c、d、e、f和g的每一个都伴随有与联接于控制电路的透明电极分段，通过在选定的一个透明电极分段11和共用透明电极15间加上脉冲电压，这些部分的液晶就被激励，结果得到红色、绿色光，或者由激励的透明电极分段的合成所决定的复合彩色。在电极11和15彼此未相对的部分的液晶保持不受激励，而没有光通过。

图7表明了工作状态中的部分液晶显示板，通过在共用透明电极15和属于笔段a、b、和c的所有透明电极11之间加有矩形波形的电压而显示出字符“7”。其余的笔段d、e、f和g的分段透明电电极11未被激励，因而不发亮。因为在可变色彩显示部分的整个面积上有着相同的滤色器，并不能从背景中清晰地分出未激励的笔段d、e、f和g，因而能够得到令人满意的清晰度和可见度。

虽然为了解释之用，图6和图7仅表明了显示一个字符的一小部分，但是在图3所示的液晶显示板30的整个面上都置有相同的滤色器。

本发明对于实现这样一种液晶彩色显示装置是有效的，此装置包括在一块板上的可变色彩显示部分和固定色彩显示部分，这两部分的受激励图形分段有着相同的亮度，同时，未激励的图形分段与背景有着相同的可见度，因而能够得到有着改善的清晰度和可见度的液晶彩色显示装置。

Claims (10)

1、一种液晶显示装置包括一块液晶显示板和一个液晶驱动电路，所说的显示板有着把液晶材料置于其间的分段电极和共用电极，所说的显示板包括一个可变色彩显示部分和一个固定色彩显示部分，所说的可变色彩显示部分有着安置在所说的分段电极或所说的共用电极上的一组滤色器，从而，通过有选择地激励所说的分段电极，在所说的可变色彩显示部分产生任意的颜色，所说的固定色彩显示部分有着置于所说的液晶显示板外的滤色器，在此显示装置中，所说的液晶驱动电路控制所说的液晶显示板，使得能独立地控制所说的可变色彩显示部分和所说的固定色彩显示部分。

2、一种根据权利要求1的液晶显示装置，其中，在所说的液晶板中的所说的可变色彩显示部分和固定色彩显示部分中设置的所说分段电极和所说的共用电极之间的距离是相同的，而且，在所说的可变色彩显示部分和固定色彩显示部分中有着相同的液晶材料。

3、一种根据权利要求1的液晶显示装置，其中，在所说的液晶板中，对于所说的可变色彩显示部分和所说固定色彩显示部分独立地提供共用电极。

4、一种根据权利要求1的液晶显示装置，其中，在所说的液晶显示板中的所说分段电极以条状形式安置。

5、一种根据权利要求4的液晶显示装置，其中，在所说的可变色彩显示部分的所说的滤色器以条状形式安置。

6、一种根据权利要求1的液晶显示装置，其中，所说的可变色彩显示部分包括显示图形分段和围绕着所说的分段的背景区域，所说的背景区域有着假滤色器。

7、一种根据权利要求6的液晶显示装置，其中，在所说的液晶板中的所说的可变色彩显示部分和固定色彩显示部分中设置的所说分段电极和所说的共用电极之间的距离是相同的，而且，在所说的可变色彩显示部分和固定色彩显示部分中有着相同的液晶材料。

8、一种根据权利要求6的液晶显示装置，其中，在所说的液晶显示板中，对于所说的可变色彩显示部分和所说固定色彩显示部分独立地提供共用电极。

9、一种根据权利要求6的液晶显示装置，其中，在所说的液晶显示板中的所说分段电极以条状形式安置。

10、一种根据权利要求9的液晶显示装置，其中，在所说的可变色彩显示部分的所说的滤色器以条状形式安置。

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