[發明專利]一種無畫面散斑的激光液晶顯示器

在審

• 申請號: 201710009209.8
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN107238941A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 許江珂;許江臨
• 申請（專利權）人: 許江珂
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48;G02F1/13357
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,郭德忠

技術領域

本發明涉及激光液晶顯示器，具體涉及一種無畫面散斑的激光液晶顯示器，屬于激光顯示技術領域。

背景技術

目前，激光顯示器亟待解決畫面散斑以及生產成本兩個問題。

畫面散斑問題：激光顯示技術是以紅、綠、藍(RGB)三基色激光為光源的顯示技術，可以最真實地再現客觀世界豐富、艷麗的色彩，提供更具震撼的表現力。從色度學角度來看，激光顯示的色域覆蓋率可以達到人眼所能識別色彩空間的90％以上，是傳統顯示色域覆蓋率的兩倍以上，徹底突破前三代顯示技術色域空間的不足，實現人類有史以來最完美色彩還原，使人們通過顯示終端看到最真實、最絢麗的世界。

但是，激光在物體表面發生反射或透射時，人眼會在物體表面光場中觀察到一種無規則分布的、數量眾多的耀眼斑點，這種耀眼斑點稱為激光散斑(Laser Speckles)。激光散斑嚴重影響顯示器的畫面質量及人的觀影感受，因此如何消除顯示器屏幕上的激光散斑也是近些年激光顯示領域中最重要的技術難題之一，極大的限制了激光顯示的應用。

目前，為了解決激光散斑問題，人們開發出了幾種散斑消除器件，但是效果甚微。效果比較好的激光散斑消除方法為使用振動或轉動器件的方式使激光相位發生變化從而消除顯示器屏幕的散斑，如振動投影屏幕或在投影機內部光路中加入振動、轉動器件。

但是這些方法只能適用于體積較大的激光投影顯示設備，而對平板液晶顯示器而言絕對不適用。

同時，由于激光器價格昂貴，平板激光液晶顯示還存在生產成本問題：目前最有效的液晶顯示器背光源均采用各種透明材質(PMMA、PC等)作為導光板，導光板的主要作用有兩個：第一是收集/聚集多個點照明光源發出的光形成大面積面光源；第二是使多個點光源發出的形成均勻的面光源。

但是，導光板的光利用效率較低，因為導光板的工作原理為全反射原理(公式1)。導光板的特征為一塊透光光密介質，在一個通光面上存在多個散射面(散射面)

n＝1/sinC(1)

n為光密介質折射率(導光板折射率)

C為臨界角

由此可知，決定導光板光利用率存在二個條件：一導光板材質的折射率大小；，折射率越大導光板總光利用率越低；二導光板上的散射面總面積m與通光面總面積M之比，比值越小導光板總光利用率越低。

故可知導光板的總光利用率L為

L＝(W×2×(sin^-1(1/n))(m/M))/180

其中，W為入射到導光板的光功率；n為導光板折射率；m為散射面總面積； M為通光面總面積。

如使用PMMA材料制作導光板(PMMA折射率為1.49)，則導光板的初始總光利用率為

1.49＝1/sinC

C＝42.155°

總光利用率為W×(2C/180°)＝0.468W

再計算散射面與通光面的面積比，設定散射面與通光面之比為0.6，則

導光板的總光利用率為

0.468W×0.6＝0.281W

由此可見，目前的導光板的總光利用效率低下，而且激光器不論是全固態激光器還是半導體激光的價格均非常昂貴。若要使激光顯示器能夠產業化進入千家萬戶，亟待解決畫面散斑問題及光利用率即成本問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種無畫面散斑的激光液晶顯示器，不使用導光板就能夠解決液晶顯示設備使用激光作為照明光源而產生的畫面激光散斑問題，同時兼顧到激光液晶顯示器的成本及畫面亮度問題。

一種無畫面散斑的激光液晶顯示器，該顯示器在工作時，激光散斑最強處即激光束第一次發生散射的位置與液晶顯示屏的最小垂直距離大于該種激光的空間相干長度△C，激光的空間相干散斑不會出現在液晶顯示屏上。

進一步地，所述液晶顯示器主要由液晶顯示屏、液晶顯示器背光罩、散射器件、反射體和可見光激光器構成；所述液晶顯示屏和液晶顯示器背光罩構成一個密閉空腔，該密閉空腔內設置可見光激光器、散射器件和反射體；所述散射器件和反射體均固定在液晶顯示器背光罩的內表面上且位于密閉空腔內部，可見光激光器安置于液晶顯示器背光罩上；所述散射器件位于可見光激光器發出的激光束的光路上，激光束先經過散射器件散射擴束，一部分激光散射光直接入射到勻光板或/及勻光膜、增亮膜、偏光膜后出射液晶顯示屏；另一部分激光散射光經反射體的反射后再入射到勻光板或/及勻光膜、偏光膜、增亮膜后出射液晶顯示屏；