CN101702063B - 一种激光背光源液晶显示*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光背光源液晶显示***。该激光背光源液晶显示***包括三基色激光光源及其合光***、点线光源转换***、背光板、液晶板及液晶板的信号接收处理驱动***，合光***位于激光光源与点线光源转换***之间，点线光源转换***位于背光板的一侧或两侧，液晶板在背光板的上面，液晶板与其信号接收处理驱动***连接。本发明采用亮度高、单色性好的三基色激光作为背光源，采用没有彩色滤光膜的液晶板，通过时序控制三种颜色的激光器顺序发光，实现激光顺序显示方式，利用人眼的视觉暂留特性实现时间混色，从而可大大扩展显示的色域、提高光能利用率和空间分辨率，且采用的液晶板的最前面贴有视场角扩展膜可以扩大视场。

Description

一种激光背光源液晶显示***

技术领域

本发明涉及一种激光背光源液晶显示***，属于激光显示技术领域。

背景技术

目前，液晶显示器(LCD)发展迅速，在液晶电视、笔记本电脑、移动电话等平板显示领域应用广泛，已经走进了千家万户。这源于液晶显示器的多种优点：无辐射、能耗小、散热小、轻薄、便于携带等。传统液晶显示器采用的冷阴极荧光管(即CCFL)背光源，存在以下不足：(一)冷阴极荧光管中含有少量的汞，不符合环保标准；(二)漏光现象比较普遍，低温启动困难，响应时间较长；(三)液晶板中含有彩色滤光膜，投射到液晶板上的背光是白光，需要经过彩色滤光膜采用空间混色才能显示出彩色图像，色域比CRT小，一般只能达到NTSC色域标准的72％，这样以来不仅造成了光能利用率低、空间分辨率低，而且色域小、色饱和度低，呈现的色彩也不够丰富。

随着LED技术的快速发展，采用LED背光源的液晶显示器件近年来发展较快，它有望取代传统的采用CCFL光源的液晶显示器件。LED背光源最显著的优点是可以扩大色彩还原性且具有高对比度。通过选择适当波段的LED和与之相匹配的彩色滤光膜，LED背光源色彩还原范围可以达到NTSC色域标准的105％甚至120％以上。但是LED背光源也有它的缺点：(一)它的亮度不够高，需要多个LED，功耗也比较大，色彩呈现范围与激光相比还有很大的差距；(二)仍然采用含有彩色滤光膜的液晶板和空间混色方法，空间分辨率不高，光能利用率低。

激光具有亮度高、单色性好等特点。利用红绿蓝三基色激光做为背光源，可以进一步扩展液晶显示的色域范围实现全色显示(达到NTSC色域标准的170％以上)；采用无彩色滤光膜的液晶板，通过时序控制三色激光器顺序发光、利用人眼的视觉暂留特性实现时间混色，可以提高光能利用率和空间分辨率。

发明内容

本发明为了克服现有液晶显示技术存在的不足，提供一种色域范围大、色饱和度高、能够提高光能利用率和空间分辨率的激光背光源液晶显示***。

本发明的激光背光源液晶显示***采用如下技术方案：

该激光背光源液晶显示***，包括三基色激光光源及其合光***、点线光源转换***、背光板、液晶板及液晶板的信号接收处理驱动***，合光***位于激光光源与点线光源转换***之间，点线光源转换***位于背光板的一侧或两侧，液晶板在背光板的上面，液晶板与其信号接收处理驱动***连接，红绿蓝三基色激光光源经合光***合成一束标准白光；标准白光经点线光源转换***转换成具有一定长度的向侧面发光的线或柱光源被导入背光板；光束在导光板中变成均匀背光；从背光板前侧出射的均匀背光照亮液晶板，信号接受处理驱动***按接收到的视频信号控制液晶板各像元，同时按红、绿、蓝三***信号加载的顺序控制三基色激光器顺序发光。

所述三基色激光光源包括红、绿、蓝三个激光器，三个激光器按一定时序控制顺序发光，输出功率可分别控制。

所述合光***采用X型棱镜合光***，包括一个X型合光棱镜和两个反射镜，X型合光棱镜实现三基色激光合成一束标准白光，两个反射镜是分别反射红、绿激光的单波长介质膜高反射镜。合光***亦可采用二向色镜合光***，包括一个反绿透红二向色镜和一个反蓝透红绿二向色镜，此两二向色镜能将三基色激光器合成一束标准白光。

所述点线光源转换***包括反射镜、分束镜、扩束镜及微细导光棒，反射镜是宽带介质膜高反射镜，实现光束偏折；分束镜通过反射和透射按一定比例实现分光；扩束镜是消球差双凹透镜，将光束转变成具有一定孔径角的发散光束；微细导光棒为圆柱形导光棒，其内部分布有散射颗粒，其半侧面镀有高反射膜，一端嵌入具有特殊面形结构的反衍型光学器件。点线光源转换***的作用是将从激光器出射的细激光束转换成具有一定长度的向侧面发光的线或柱光源。从扩束镜出射的具有一定孔径角的发散光束进入微细导光棒，在其内部经端面和侧面反射、经散射颗粒散射形成向侧面发射的线(柱)光源。

所述背光板，其结构和作用与现有液晶显示器中的背光板类似。包括高反膜、导光板、散光膜、交叉棱镜聚光增亮膜及其保护膜。

所述液晶板是没有彩色滤光膜的特殊液晶板，其前后两侧有相互垂直的偏振膜，前侧偏振膜上紧贴视场角扩展膜，以扩大视场。液晶板的信号接收处理驱动***与现有液晶显示***中的信号接收处理驱动***的不同之处是可将接收的彩色图像信号中的红、绿、蓝三色信号分离并按时间顺序驱动液晶板。

根据显示尺寸的大小不同，选择采用一个微细导光棒或两个微细导光棒(上下各一个)，微细导光棒镶嵌在导光板的上侧或下侧(或上下两侧)，红、绿、蓝三色激光合成的标准白光光束经过微细导光棒进入导光板匀光，最终照明液晶板。

本发明采用亮度高、单色性好的三基色激光作为背光源，采用没有彩色滤光膜的液晶板，通过时序控制三种颜色的激光器顺序发光，实现激光顺序显示方式，利用人眼的视觉暂留特性实现时间混色，从而可大大扩展显示的色域、提高光能利用率和空间分辨率。且采用的液晶板的最前面贴有视场角扩展膜可以扩大视场。不仅在色域范围、色彩的鲜明程度、彩色的逼真程度上都要远远好于现有的液晶显示***，而且分辨率可提高3倍，能量利用率可提高近67％。

附图说明

图1是本发明的激光背光源液晶显示***的结构原理图。

图2是X型棱镜合光***的示意图。

图3是二向色镜合光***的示意图。

图4是本发明中点线光源转换***的示意图。

图5是本发明采用X型棱镜合光***的激光背光源液晶显示***的示意图。

图6是本发明采用二向色镜合光***的激光背光源液晶显示***的示意图。

图7是本发明中激光背光模组的局部放大图。

图8是时序控制图。

图中：1、红色激光器，2、绿色激光器，3、蓝色激光器，4、X型合光棱镜，5、单波长介质膜高反射镜，6、单波长介质膜高反射镜，7、反绿透红二向色镜，8、反蓝透红绿二向色镜，9、分束镜，10、宽带介质膜高反射镜，11、扩束镜，12、扩束镜，13、微细导光棒，14、微细导光棒，15、激光背光模组，16、背光板，17、液晶板，18、高反膜，19、导光板，20、散光膜，21、交叉棱镜聚光增亮膜，22、保护膜，23、偏振膜，24、液晶分子，25、偏振膜，26、视场角扩展膜。

具体实施方式

如图1所示，本发明的激光背光源液晶显示***包括三基色激光光源及其合光***、点线光源转换***、背光板、液晶板及液晶板的信号接收处理驱动***。

三基色激光为包括红色激光器1、绿色激光器2和蓝色激光器3，三个激光器按一定时序控制顺序发光，输出功率可分别控制。红光可采用波长为667nm、650nm、640nm、635nm的激光器，绿光采用波长为532nm的激光器，蓝光可采用波长为447nm、457nm、473nm的激光器。

激光光源合光***可以采用如图2所示的X型棱镜合光***，该***包括一个X型合光棱镜4和两个反射镜，X型合光棱镜4实现三基色激光合成一束标准白光，两个反射镜分别是反射红、绿激光的单波长介质膜高反射镜5和单波长介质膜高反射镜6。合光***可以采用如图3所示二向色镜合光***，该***包括一个反绿透红二向色镜7和一个反蓝透红绿二向色镜8，此两二向色镜能将三基色激光器合成一束标准白光。

如图4所示，点线光源转换***包括反射镜、分束镜9、扩束镜11和扩束镜12及微细导光棒13和微细导光棒14，上下各一个微细导光棒，其作用是将从激光器出射的细激光束(在接收面上一般形成一个圆斑或圆点)转换成具有一定长度的向侧面反射光的线或柱光源。其中，反射镜是宽带介质膜高反射镜10，实现光束偏折。分束镜9通过反射和透射按一定比例实现分光。扩束镜11是消球差双凹透镜，能将光束转变成具有一定孔径角的发散光束。微细导光棒13为圆柱形导光棒，其内部分布着一定密度的散射颗粒，其半侧面镀有高反射膜，一端嵌入具有特殊面形结构的反衍型光学器件。从扩束镜出射的具有一定孔径角的发散光束进入微细导光棒，在其内部经端面和侧面反射、经散射颗粒散射形成向侧面发光的线(柱)光源。

根据显示尺寸的大小不同，选择采用一个微细导光棒或两个微细导光棒(上下各一个)，微细导光棒镶嵌在导光板的上侧或下侧(或上下两侧)，红、绿、蓝三色激光合成的标准白光光束经过微细导光棒进入导光板匀光，最终照明液晶板。

本发明采用X型棱镜合光***的激光背光源液晶显示***如图5所示，本发明采用二向色镜合光***的激光背光源液晶显示***如图6所示，

如图7所示，激光背光模组15包括背光板16和液晶板17。背光板16的结构和作用与现有液晶显示器中的背光板类似，包括高反膜18、导光板19、散光膜20、交叉棱镜聚光增亮膜21及其保护膜22。

液晶板17是没有彩色滤光膜的特殊液晶板，其前后两侧有相互垂直的偏振膜23和偏振膜25，前侧偏振膜上紧贴视场角扩展膜26，以扩大视场。液晶分子24在偏振膜23和偏振膜25之间。液晶板17的信号接收处理驱动***与现有液晶显示***中的信号接收处理驱动***的不同之处是可将接收的彩色图像信号中的红、绿、蓝三色信号分离并按时间顺序驱动液晶板。

图8给出了时序控制图，其中高电平①代表红色激光器1点亮，红***信号加载到液晶板上，在低电平期间红色激光器1熄灭，相应的红***信号关闭；高电平②代表绿色激光器2点亮，绿***信号加载到液晶板上，在低电平期间绿色激光器2熄灭，相应的绿***信号关闭；高电平③代表蓝色激光器3点亮，蓝***信号加载到液晶板上，在低电平期间蓝色激光器3熄灭，相应的蓝***信号关闭。

红色激光器1、绿色激光器2和蓝色激光器3经X型棱镜合光***(或二向色镜合光***)合成一束标准白光；标准白光经分束镜9分成能量相等的两束标准白光；两束标准白光分别经相应的扩束镜11、12扩束成和两个微细导光棒13、14相匹配的发散光束；两束发散光在两个微细导光棒13、14中经端面和侧面的多次反射及内部散射颗粒的散射最终被导入背光板16；光束在导光板19中被微颗粒散开，在高反膜18和散光膜20及交叉棱镜聚光增亮膜的配合作用下变成均匀背光；从背光板前侧出射的均匀背光照亮新型液晶板17；信号接受处理驱动***按接收到的视频信号控制液晶板各像元，同时按红、绿、蓝三***信号加载的顺序控制三基色激光器1、2、3顺序发光，在均匀背光的照明下，利用人眼的视觉暂留特性，实现时间混色进行激光背光源全色显示；相互垂直的偏振膜23和偏振膜25的作用分别是(起偏)选出一个方向的偏振光，(检偏)增强图像的对比度。新型液晶板前侧设有视场角扩展膜可以扩大显示视场。

Claims (5)

1.一种激光背光源液晶显示***，包括三基色激光光源及其合光***、点线光源转换***、背光板、液晶板及液晶板的信号接收处理驱动***，其特征在于：合光***位于激光光源与点线光源转换***之间，点线光源转换***位于背光板的一侧或两侧，液晶板在背光板的上面，液晶板与其信号接收处理驱动***连接，红绿蓝三基色激光光源经合光***合成一束标准白光；标准白光经点线光源转换***转换成具有一定长度的向侧面发光的线或柱光源被导入背光板；光束在导光板中变成均匀背光；从背光板前侧出射的均匀背光照亮液晶板，信号接受处理驱动***按接收到的视频信号控制液晶板各像元，同时按红、绿、蓝三***信号加载的顺序控制三基色激光器顺序发光；所述点线光源转换***的作用是将从激光器出射的细激光束转换成具有一定长度的向侧面反射光的线或柱光源，包括反射镜、分束镜、扩束镜及微细导光棒，反射镜是宽带介质膜高反射镜，实现光束偏折；分束镜通过反射和透射按一定比例实现分光；扩束镜是消球差双凹透镜，将光束转变成具有一定孔径角的发散光束；微细导光棒的内部分布有光散射颗粒，其半侧面镀有高反射膜，一端嵌入具有反衍型光学器件。

2.根据权利要求1所述的激光背光源液晶显示***，其特征在于：所述合光***采用X型棱镜合光***，包括一个X型合光棱镜和两个反射镜，X型合光棱镜实现三基色激光合成一束标准白光，两个反射镜是分别反射红、绿激光的单波长介质膜高反射镜。

3.根据权利要求1所述的激光背光源液晶显示***，其特征在于：所述合光***亦采用二向色镜合光***，包括一个反绿透红二向色镜和一个反蓝透红绿二向色镜，此两二向色镜将三基色激光器合成一束标准白光。

4.根据权利要求1所述的激光背光源液晶显示***，其特征在于：所述背光板包括高反膜、导光板、散光膜、交叉棱镜聚光增亮膜及其保护膜。

5.根据权利要求1所述的激光背光源液晶显示***，其特征在于：所述液晶板没有彩色滤光膜，其前后两侧有相互垂直的偏振膜，前侧偏振膜上紧贴视场角扩展膜。

Images