专利名称：Led图像显示装置及电视机和投影仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示装置，同时涉及一种运用该图像显示装置的电视机和投
影仪，属于视听装置技术领域。
背景技术：
图像显示装置在日常生活中应用的有很多，其中常见的有应用在电视机和投影机 上的图像显示装置。现有的电视机有显像管(阴极射线管CRT)电视机、等离子(PDP)电视 机和液晶(LCD)电视机等。显像管电视机正逐渐衰微；PDP电视机功耗大，易烧屏，难于做 得更小；液晶电视机颜色不逼真，有栅格，反应速度慢。这些现有电视机还有共同的缺陷 投资大，周期长，制造成本高，显示屏幕很难做得更大，且易损坏。现有投影机一般是利用与 电视机相同的图像处理器(TV引擎)并增加投影透镜而形成，其缺陷是功耗大、不环保、投 影距离长，因此难以在普通家庭普及。 目前还有大量采用LED制成的图像显示装置，如专利号02293374. 3的中国专利公 开的一种用LED显示屏播放电视信号的装置，该装置是将电视信号转化为RGB三色信号并 完成像素的场扫描和行扫描后用LED显示屏播出。这些LED图像显示装置需要耗费大量制 作材料(如需要大量的LED及控制芯片)。 又据有关媒体报道，国外(如美国Microvision公司)已研制出一种采用单镜面 的MEMS(Micro Electromechanical System,即微电子机械系统)光学扫描镜扫描像素后得 到投影图像的微型投影仪。这种微型投影仪的MEMS光学扫描镜是同时完成像素的场扫描 和行扫描，但由于MEMS光学扫描镜目前无法完成高频率的行扫描，因此这种微型投影仪无 法形成清晰的大尺寸图像，只能用于底端投影场合(如手机上的投影)。此外，这种微型投 影仪是采用三色激光扫描像素，因此成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种耗材少、制造成本低并能产生高清晰、色彩 逼真和大屏幕图像的全新结构的图像显示装置。 本发明要解决的进一步技术问题之一是在上述图像显示装置的基础上形成与以 往电视机的结构完全不同并具有耗材少、制造成本低并能产生高清晰、色彩逼真和大屏幕 图像的电视机。 本发明要解决的进一步技术问题之二是利用上述图像显示装置以形成与以往投 影仪的结构完全不同并具有耗材少、制造成本低、投影距离长并能产生高清晰、色彩逼真和 大屏幕图像的投影仪。 为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是一种LED图像显示装置，包括 用于将外部输入的视频信号处理后输出场扫描信号和行扫描视频信号的图像处理器及其 辅助电路、LED阵列、MEMS光扫描镜、与MEMS光扫描镜的镜面对应的显示屏幕；还包括用于 根据所述行扫描视频信号控制LED阵列开关的LED驱动电路、用于根据所述场扫描信号控制MEMS光扫描镜往复偏转的场扫描电路，所述图像处理器的输入端接外部视频信号源，所 述图像处理器的行扫描视频信号输出端和场扫描信号输出端分别接LED驱动电路的输入 端和场扫描电路的输入端，所述LED驱动电路的输出端接LED阵列，所述场扫描电路的输出 端接MEMS光扫描镜，所述LED阵列是与MEMS光扫描镜平行相对的一排LED阵列。
本发明的LED图像显示装置使用时，外部视频信号通过各种接口输入给图像处理 器，经图像处理器处理后产生场扫描信号和行扫描视频信号，其中场扫描信号输出给场扫 描电路，经场扫描电路放大及失真处理后输出给MEMS光扫描镜，驱动MEMS光扫描镜按照场 扫描信号进行场扫描式的往复偏振；行扫描视频信号则输出给LED驱动电路，经LED驱动电 路控制一排LED阵列按行扫描视频信号发出光信号，该光信号发射到MEMS光扫描镜上后被 MEMS光扫描镜以场扫描形式反射到显示屏幕上，这样就在显示屏幕上形成图像。
本发明的LED图像显示装置巧妙地将一排LED阵列与MEMS光扫描镜以平行相对 的位置关系组合在一起，使得被行扫描视频信号控制的一排LED阵列的发射光发射到MEMS 光扫描镜后再以场扫描形式反射到显示屏幕上即可形成图像。本发明的LED图像显示装置 的有益效果有一、相比现有LED显示装置节省了 LED等耗材，并降低制造成本；二、相比现 有采用MEMS光扫描镜的显示装置，由于LED阵列可以完成高频率行扫描视频信号产生发射 光以及LED发射光的高鲜艳度，因此可以产生高清晰、色彩逼真的图像；三、由于MEMS光扫 描镜和一排LED阵列可以做的很长，因此可以产生大屏幕的图像；四、相比现有投影显示装 置，大大减少投影距离。 值得一提的是，本发明的LED图像显示装置所体现的一排LED阵列与MEMS光扫描 镜的组合结构，在本申请公开之前是无法想象的。因为传统观点认为LED发射光亮度低、散 热难，MEMS光扫描镜不能做大等等，因此不会想到将这两者组合在一起。本发明的发明人 大胆突破了这种传统偏见，设计了完全不同以往结构的本发明的图像显示装置。因此，本发 明的图像显示装置不应是"事后诸葛亮"所看到的显而易见的装置。 为了解决上述进一步技术问题之一，本发明提出的进一步技术方案之一是一种 电视机，包括电视信号接收装置、音视频输入接口、电视信号处理电路、音视频信号处理电 路、扬声器、用于将视频信号处理后输出场扫描信号和行扫描视频信号的图像处理器及其 辅助电路、LED阵列、MEMS光扫描镜、与MEMS光扫描镜的镜面对应的电视机显示屏幕；还包 括用于根据所述行扫描视频信号控制LED阵列开关的LED驱动电路、用于根据所述场扫描 信号控制MEMS光扫描镜往复偏转的场扫描电路，所述图像处理器的输入端接外部视频信 号源，所述图像处理器的行扫描视频信号输出端和场扫描信号输出端分别接LED驱动电路 的输入端和场扫描电路的输入端，所述LED驱动电路的输出端接LED阵列，所述场扫描电路 的输出端接MEMS光扫描镜，所述LED阵列是与MEMS光扫描镜平行相对的一排。
本发明电视机产生图像的过程基本如前所述。本发明电视机与前述LED图像显示 装置主要不同的是1)图像处理器是专门为电视机开发的各具体TV引擎，显示屏幕是专门 电视机显示屏幕；2)还含有各种专门为电视机配套的接收装置、接口和处理电路；这些都 是现有电视机所具有的。 本发明的电视机相比现有各种电视机，不仅能产生高清晰、色彩逼真和大屏幕的 图像，而且功耗低、低成本、结构紧凑。此外，更重要的是本发明提出了一种完全不同以往 全新结构的电视机，从而为电视机的发展开辟了一条全新道路。
为了解决上述进一步技术问题之二，本发明提出的进一步技术方案之二是一种 投影仪，包括用于将视频信号处理后输出场扫描信号和行扫描视频信号的图像处理器及其 辅助电路、LED阵列和对应显示屏幕的MEMS光扫描镜；还包括用于根据所述行扫描视频信 号控制LED阵列开关的LED驱动电路、用于根据所述场扫描信号控制MEMS光扫描镜往复偏 转的场扫描电路，所述图像处理器的输入端接外部视频信号源，所述图像处理器的行扫描 视频信号输出端和场扫描信号输出端分别接LED驱动电路的输入端和场扫描电路的输入 端，所述LED驱动电路的输出端接LED阵列，所述场扫描电路的输出端接MEMS光扫描镜，所 述LED阵列是与MEMS光扫描镜平行相对的一排。 本发明投影仪产生图像的过程基本如前所述，其在使用时，可以选择任何可以投 射图像的设施作为显示屏幕(如墙壁、白布等等)。本发明投影仪与前述LED图像显示装置 不同的是省去显示屏幕。 本发明的投影仪相比现有各种投影仪，不仅能产生高清晰、色彩逼真和大屏幕的 图像，而且功耗低、低成本、结构紧凑、环保无污染、投影距离短，尤其是，本发明的投影仪可 以做到面对面的极短距离投影。此外，更重要的是本发明提出了一种完全不同以往全新结 构的投影仪，从而为投影仪的发展开辟了一条全新道路。 上述技术方案的改进是所述MEMS光扫描镜外设有封闭壳体，所述封闭壳体位于 MEMS光扫描镜的镜面上方设有由玻璃形成的光学窗口。 上述技术方案的进一步改进是所述LED阵列还设有散热装置，所述散热装置包 括与LED贴靠的基板、与基板连接的微循环水管、设在微循环水管上的微泵和微换热器，所 述微换热器附近设有微风扇。 上述技术方案的再进一步改进是所述MEMS光扫描镜是在硅片上采用电镀和微 加工制作驱动线圈而形成，其一面是镀膜镜面，其另一面是驱动线圈和磁体；所述场扫描电 路的输出端接驱动线圈。 上述技术方案的更进一步改进之一是所述LED阵列由多个反光格排成一排形 成，所述反光格中安置三个三色LED。 上述技术方案的更进一步改进之二是所述LED阵列由多个反光格排成一排形 成，所述反光格中安置三个三色LED和一个四棱镜，所述三个三色LED分置在四棱镜的三 边。 上述进一步技术方案之一的改进是所述显示屏幕由锯齿折射层、黑色层和散射 层依次叠加构成。 上述进一步技术方案之一的进一步改进是还含有耳机接口和其他输出接口，所 述电视信号接收装置包括无线电视信号接收器和有线电视信号接收器，所述音视频输入接 口包括S端子输入接口、电视信号射频输入接口、网络输入接口、 USB输入接口、 IEEE 1394 数字输入接口和高清数字输入接口 ，所述其他输出接口包括音频数字输出接口 、视频数字 输入接口 、 IEEE 1394数字输出接口和R232数字输出接口 。
下面结合附图对本发明的LED图像显示装置作进一步说明。
图1是本发明实施例一的LED图像显示装置的结构示意图。
图2是图1中MEMS光扫描镜的单面结构示意图。 图3是图1中LED阵列一种形式的局部结构示意图。 图4是图1中LED阵列另一种形式的局部结构示意图。 图5是图1中LED阵列散热装置的结构示意图。 图6是图1中LED驱动电路的原理图。 图7是图1中场扫描电路的原理图。 图8是本发明实施例二的电视机的结构示意图。 图9是图8中显示屏幕的结构示意图。
具体实施方式
实施例一 本实施例的LED图像显示装置如图1所示，包括图像处理器1及其辅助电路2、LED 阵列3、 MEMS光扫描镜4、与MEMS光扫描镜4的镜面对应的显示屏幕5，还包括LED驱动电 路6和场扫描电路7。图像处理器1及其辅助电路2用于将外部输入的视频信号处理后输 出场扫描信号和行扫描视频信号，LED驱动电路6用于根据行扫描视频信号控制LED阵列 3开关，场扫描电路7用于根据场扫描信号控制MEMS光扫描镜往复偏转。LED阵列3是与 MEMS光扫描镜4平行相对的一排。 图像处理器1的输入端接外部视频信号源，图像处理器1的行扫描信号输出端和 场扫描信号输出端分别接LED驱动电路6的输入端和场扫描电路7的输入端，LED驱动电 路7的输出端接LED阵列3的输入端，场扫描电路7的输出端接MEMS光扫描镜4的驱动线 圈8(如图2和图7所示)。 MEMS光扫描镜4是在硅片上采用电镀和微加工制作驱动线圈而形成，其一面是镀 银或镀铝形成的镀膜镜面，其另一面如图2所示，是驱动线圈8和磁体22。在MEMS光扫描 镜4外设有封闭壳体，在封闭壳体位于MEMS光扫描镜4的镜面上方设有由玻璃形成的光学 窗口 (图中未示出)。 LED阵列3的一种形式如图3所示，三个三色(红、绿、蓝)LED12安置在一个反光 格13中，多个反光格13排成一排，反光格13的数量根据所需显示分辨率确定。LED阵列3 的另一种形式如图4所示，三个三色(红、绿、蓝)LED12分置在一个四棱镜14的三边并安 置在一个反光格中，LED阵列3还设有散热装置15。散热装置15如图5所示，包括与LED12 贴靠的基板16，与基板16连接的微循环水管17，设在微循环水管17上的微泵18和微换热 器19，在微换热器19附近设有微风扇20。 LED驱动电路6如图6所示，图像处理器1分离出行扫描视频信号，经过扫描控制 器10 ( —般市售)和显示控制单元11 (采用台湾迅杰科技生产的Sn即Drive驱动芯片，型 号P2506)，驱动LED阵列3按照行场扫描视频信号发出所需要的光。扫描控制器10主要管 理着数字和时钟等信号。显示控制单元11可以提升整屏的灰阶显示和刷新频率并降低电 流输出失真率，传统驱动芯片由于电流的爬升及下降时间较长，在未达到设定电流时其非 线性输出会影响LED的发光特性(波长)，容易造成显示屏色彩失真的现象。
场扫描电路7如图7所示，经校正后的锯齿波场激励信号送到场扫描模块9 (场扫 描模块9采用东芝公司的型号TA8427K芯片)，在场扫描模块9内部经过激励放大、互补推
7挽功率放大后，输出大幅度扫描电流给MEMS光扫描镜4的驱动线圈8，从而驱动MEMS光扫 描镜4按场扫描形式产生往复偏转。场反馈信号送回图像处理器l的失真矫正电路，用于 场扫描线性矫正，改善场扫描失真。 经申请人多次实验，本实施例的LED图像显示装置已能够产生理想的图像。
实施例二 本实施例是在实施例一 LED图像显示装置的基础上形成的电视机，如图8所示，该 电视机除了与实施例一 LED图像显示装置相同的以外所不同的是还含有电视信号接收装 置、音视频输入接口、电视信号处理电路25、音视频信号处理电路26、扬声器27、耳机接口 28和其他输出接口 。电视信号接收装置包括无线电视信号接收器23和有线电视信号接收 器24。音视频输入接口包括S端子(一种视频的专业标准接口 )输入接口 29、电视信号射 频输入接口 30、网络输入接口 31、USB输入接口 32、 IEEE 1394 (IEEE1394接口也称"火线" 接口 、LINK接口 ， IEEE 1394是一个高速、短距数据传输交换协议标准，IEEE即Institute of Electrical and Electronic Engineers)数字输入接口 33和高清数字输入接口 34。其他 输出接口包括音频数字输出接口35、视频数字输入接口36、1 EEE 1394数字输出接口 37和 R232(PC机上的通讯接口之一，由电子工业协会ElectronicIndustries Association_EI A 所制定的异步传输标准接口 )数字输出接口 38。 本实施例电视机的图像处理器1采用一般市售的TV引擎，型号如TI (德州仪器) 的TMS320DM335或TMS320DM6467等。 本实施例电视机的显示屏幕5如图9所示，由锯齿状折射层39、黑色层40和散射 层41依次叠加构成。 本实施例的电视机除了与实施例一 LED图像显示装置相同以外其他部分的配置
还可以根据需要有其他变化。 实施例三 本实施例是在实施例一LED图像显示装置的基础上形成的投影仪，该投影仪与 LED图像显示装置基本相同，所不同的是去掉显示屏幕5即可，图像处理器1采用一般市售 的投影仪用处理器，型号如TI (德州仪器)的0MAP35X+TMS320匿644X等；其他不再赘述。
本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，如MEMS光扫描镜4的驱动线 圈也可以由电机或其他可驱动MEMS光扫描镜4往复偏转的构件代替；等等。凡采用等同替 换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
权利要求
一种LED图像显示装置，包括用于将外部输入的视频信号处理后输出场扫描信号和行扫描视频信号的图像处理器及其辅助电路、LED阵列、MEMS光扫描镜、与MEMS光扫描镜的镜面对应的显示屏幕；其特征在于还包括用于根据所述行扫描视频信号控制LED阵列开关的LED驱动电路、用于根据所述场扫描信号控制MEMS光扫描镜往复偏转的场扫描电路，所述图像处理器的输入端接外部视频信号源，所述图像处理器的行扫描视频信号输出端和场扫描信号输出端分别接LED驱动电路的输入端和场扫描电路的输入端，所述LED驱动电路的输出端接LED阵列，所述场扫描电路的输出端接MEMS光扫描镜，所述LED阵列是与MEMS光扫描镜平行相对的一排LED阵列。
2. 根据权利要求1所述LED图像显示装置，其特征在于所述MEMS光扫描镜外设有封 闭壳体，所述封闭壳体位于MEMS光扫描镜的镜面上方设有由玻璃形成的光学窗口 。
3. 根据权利要求2所述LED图像显示装置，其特征在于所述LED阵列还设有散热装 置，所述散热装置包括与LED贴靠的基板、与基板连接的微循环水管、设在微循环水管上的 微泵和微换热器，所述微换热器附近设有微风扇。
4. 根据权利要求3所述LED图像显示装置，其特征在于所述MEMS光扫描镜是在硅片 上采用电镀和微加工制作驱动线圈而形成，其一面是镀膜镜面，其另一面是驱动线圈和磁 体；所述场扫描电路的输出端接所述驱动线圈。
5. 根据权利要求1-4之任一所述LED图像显示装置，其特征在于所述LED阵列由多 个反光格排成一排形成，所述反光格中安置三个三色LED。
6. 根据权利要求1-4之任一所述LED图像显示装置，其特征在于所述LED阵列由多 个反光格排成一排形成，所述反光格中安置三个三色LED和一个四棱镜，所述三个三色LED 分置在四棱镜的三边。
7. —种电视机，包括电视信号接收装置、音视频输入接口、电视信号处理电路、音视频 信号处理电路、扬声器、用于将视频信号处理后输出场扫描信号和行扫描视频信号的图像 处理器及其辅助电路、LED阵列、MEMS光扫描镜、与MEMS光扫描镜的镜面对应的电视机显 示屏幕；其特征在于还包括用于根据所述行扫描视频信号控制LED阵列开关的LED驱动 电路、用于根据所述场扫描信号控制MEMS光扫描镜往复偏转的场扫描电路，所述图像处理 器的输入端接外部视频信号源，所述图像处理器的行扫描视频信号输出端和场扫描信号输 出端分别接LED驱动电路的输入端和场扫描电路的输入端，所述LED驱动电路的输出端接 LED阵列，所述场扫描电路的输出端接MEMS光扫描镜，所述LED阵列是与MEMS光扫描镜平 行相对的一排。
8. 根据权利要求7所述LED图像显示装置，其特征在于所述显示屏幕由锯齿折射层、 黑色层和散射层依次叠加构成。
9. 根据权利要求8所述LED图像显示装置，其特征在于还含有耳机接口和其他输出 接口 ，所述电视信号接收装置包括无线电视信号接收器和有线电视信号接收器，所述音视 频输入接口包括S端子输入接口 、电视信号射频输入接口 、网络输入接口 、 USB输入接口 、 IEEE1394数字输入接口和高清数字输入接口 ，所述其他输出接口包括音频数字输出接口 、 视频数字输入接口、 IEEE 1394数字输出接口和R232数字输出接口。
10. —种投影仪，包括用于将视频信号处理后输出场扫描信号和行扫描视频信号的图 像处理器及其辅助电路、LED阵列和对应显示屏幕的MEMS光扫描镜；其特征在于还包括用于根据所述行扫描视频信号控制LED阵列开关的LED驱动电路、用于根据所述场扫描信号 控制MEMS光扫描镜往复偏转的场扫描电路，所述图像处理器的输入端接外部视频信号源， 所述图像处理器的行扫描视频信号输出端和场扫描信号输出端分别接LED驱动电路的输 入端和场扫描电路的输入端，所述LED驱动电路的输出端接LED阵列，所述场扫描电路的输 出端接MEMS光扫描镜，所述LED阵列是与MEMS光扫描镜平行相对的一排。
全文摘要
本发明涉及一种LED图像显示装置，同时在该装置上形成一种电视机和投影仪，属于显示装置技术领域。该装置包括图像处理器及其辅助电路、LED阵列、MEMS光扫描镜、与MEMS光扫描镜镜面对应的显示屏幕、LED驱动电路和场扫描电路，图像处理器输入端接外部视频信号源，图像处理器输出端分别接LED驱动电路输入端和场扫描电路输入端，LED驱动电路输出端接LED阵列，场扫描电路输出端接MEMS光扫描镜，LED阵列是与MEMS光扫描镜平行相对的一排LED阵列。该电视机在上述装置基础上还包括电视信号接收装置、音视频输入接口、电视信号处理电路、音视频信号处理电路和扬声器。该投影仪在上述装置基础上省去显示屏幕。该装置、电视机和投影仪不仅成本低，而且能产生高清晰、色彩逼真和大屏幕的图像。
文档编号H05B37/02GK101719340SQ20091021302
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月3日 优先权日2009年11月3日
发明者肖西昌 申请人:肖西昌