專利名稱：顯示裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種使用全息散射器在液晶顯示器
(LCD)視頻系統(tǒng)中提供背光的技術(shù)。
背景技術(shù)：
基于投影原理的視頻設(shè)備通過將光源投影在顯示裝置上而產(chǎn)生視頻影像， 例如LCD投影系統(tǒng)就是一種基于投影原理的視頻設(shè)備,其通過一個或多個LCD 面板將光進(jìn)行投影從而產(chǎn)生視頻影像。大的LCD電視機(jī)一般采用背光形式進(jìn)行 照明，背光可以通過由多個細(xì)長的冷陰極熒光燈(CCFL)所組成的平面陣列或 者多個熱陰極熒光燈(HCFL)所組成的平面陣列提供。然而，將多個燈管所發(fā) 出的光投影到LCD板上時，并不能保證光的均勻性。對觀看者而言，不均勻的 光將導(dǎo)致LCD面板的一些區(qū)域要比其它區(qū)域顯得更加明亮，這一特征對視頻圖 像質(zhì)量而言是較為不利的。
為了增加LCD裝置中的光均勻性，現(xiàn)有技術(shù)提出了很多解決方案。其中一 個方案就是首先將多個光源發(fā)出的光線通過類似于玻璃的光學(xué)散射器進(jìn)行散 射，使得光線在投射到LCD面板之前能夠均勻地散射到一個盡可能小的空間 內(nèi)。另一種提高光均勻性的解決方案是盡量減少每個燈管之間的距離，這樣會 導(dǎo)致燈管數(shù)目的增加。此外，還有一種方案是在燈管平面與散射器之間設(shè)置一 個光管層，使得光在被散射之前得到更好的傳播。然而，上述解決方案需要增 加額外的部件(例如，額外的燈管或者光管層)，導(dǎo)致LCD裝置的制造成本相 應(yīng)提高。另一種提高光發(fā)射均勻性的方案是增加燈管與散射器之間的距離，這 種方案將增加LCD的厚度而使得產(chǎn)品對消費者一見覺上的吸引力下降(相比于薄的LCD顯示器而言，厚的LCD顯示器會被消費者認(rèn)為是低端產(chǎn)品。)
為了解決上述的問題，在既不增加成本也不降低產(chǎn)品竟?fàn)幜Φ那疤嵯拢?供一種能提高光發(fā)射均勻性的LCD顯示器實屬必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種背光均勻的顯示裝置及其操作方法，旨在解決 現(xiàn)有技術(shù)中存在的背光不均勻問題。
本發(fā)明提供的顯示裝置包括燈組(22),此燈組(22)中的燈排成多個平行 的燈列；全息散射器(34),其包括沿第一方向?qū)艚M(22)產(chǎn)生的光進(jìn)行散射 的第一光軸和沿第二方向?qū)艚M(22)產(chǎn)生的光進(jìn)行散射的第二光軸，第一方 向垂直于燈列的方向，第二方向平行于燈列的方向，其中燈組(22)所產(chǎn)生的 光的主要部分在所述第一方向上被散射。
本發(fā)明還提供一種顯示裝置的操作方法，其包括以下步驟通過燈組產(chǎn)生 光；將燈組產(chǎn)生的光的主要部分沿垂直于燈列的第一方向進(jìn)行散射；將燈組產(chǎn) 生的光的次要部分沿平行于燈列的第二方向進(jìn)行散射。
本發(fā)明還提供另一種顯示裝置(10)，其包括燈組(22)且燈組(22)包 括多個平行的燈列，所述顯示裝置(10)包括沿垂直于燈列的第一方向?qū)?組(22)產(chǎn)生的光的主要部分進(jìn)行散射的裝置；沿平行于燈列的第二方向?qū)?組(22)產(chǎn)生的光的次要部分進(jìn)行散射的裝置。
本發(fā)明顯示裝置及其操作方法通過全息散射器對背光進(jìn)行處理，能夠為圖 像顯示提供均勻的背光，給觀看者提供更好的視覺效果。


圖1是應(yīng)用本發(fā)明LCD顯示器的電子裝置結(jié)構(gòu)示意圖2本發(fā)明實施例所涉及的LCD面板中的燈組的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實施例所涉及的LCD面板的剖面6圖4是揭示圖3中LCD面板中的光散射狀況的透視圖；
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實 施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明的典型實施例提供一種提高LCD背光均勻性的全息光學(xué)散射器(全 息散射器)。全息散射器實現(xiàn)高效率的散射傳播并能被用做控制各種光源的照 明散射區(qū)域。例如， 一些全息散射器能夠提供90%甚至更高的散射效率。
典型的，用全息散射器陣列代替?zhèn)鹘y(tǒng)LCD面板中的玻璃散射器，使得強(qiáng)散 射光軸垂直于背光燈的方向，而弱散射光軸平行于背光燈的方向。這樣，出射 光沿垂直散射光軸被強(qiáng)烈散射，盡可使得燈影被揉合在一起，產(chǎn)生均勻照明的 效果。進(jìn)一步的，由于僅僅少量的出射光通過弱散射光軸進(jìn)行散射，平行于背 光燈方向的有用光線的損失被減少了 ，因此整體背光的強(qiáng)度得到了增加。
全息散射器的應(yīng)用對于提高LCD背光的均勻性有多個方面的優(yōu)點。如上所 述，全息散射器比傳統(tǒng)的散射器的效率更高，因此更多的光線能夠被用于LCD 面板的照明。這樣可以減少或者省略額外的部件(例如額外的燈管或光管層)， 從而減少LCD裝置的生產(chǎn)成本。此外，從制造角度而言，全息散射器還有以下 優(yōu)點
(1) 在維持光均勻性的前提下，燈管平面與散射器之間的距離能夠減少， 這樣使得LCD面板能做得更??；
(2) 在維持光均勻性的前提下，每個燈之間的距離能夠增加，因此能夠 減少燈的數(shù)目使得制造成本降低；
(3) 在提高背光均勻性的前提下，燈管與散射器之間的距離可以保持不
變；
(4) 在提高背光均勻性的前提下，每個燈之間的距離可以保持不變。7頁
參見圖1,為應(yīng)用本發(fā)明LCD顯示器10的電子裝置結(jié)構(gòu)示意圖。顯示器 10包括液晶面板電視或類似物。本領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員可以理解，圖l中的
各功能模塊可以包括硬件單元(包括電路)，軟件單元(包括存儲在計算機(jī)可 讀介質(zhì)中的計算機(jī)代碼)，或者硬件單元與軟件單元的結(jié)合。
如圖1中所示，顯示器10包括照明系統(tǒng)12、投影系統(tǒng)14、成像系統(tǒng)16 以及顯示系統(tǒng)18。照明系統(tǒng)12產(chǎn)生白色或者彩色光，用于給顯示系統(tǒng)18提供 背光。照明系統(tǒng)12包括適當(dāng)排列的燈管或者燈泡，其能夠產(chǎn)生白光或接近白色 的光。本實施例中的照明系統(tǒng)12可以包括多個CCFL燈并形成一個燈平面。在 本發(fā)明的其它可選實施例中，HCFL燈也可以用來代替CCFL燈，甚至將這兩 種燈混合使用，如果混合使用CCFL燈和HCFL燈，可以將這兩種燈平行排列。 可以理解，本發(fā)明并非局限于上述實施例，在其它可選的實施方式中，其它種 類的光源(例如發(fā)光二極管、白熾燈等等)也可以應(yīng)用在照明系統(tǒng)12中。
投影系統(tǒng)14用于將照明系統(tǒng)12產(chǎn)生的光分散并投射到顯示系統(tǒng)18上。本 實施例投影系統(tǒng)14包括一個用于將照明系統(tǒng)12產(chǎn)生的光進(jìn)行散射或漫射的全 息散射器。如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所知，全息散射器能夠達(dá)到90%甚至更高的散 射效率。全息散射器的第一光軸垂直于光源方向并對照明系統(tǒng)12所產(chǎn)生的光的 主要部分進(jìn)行散射(例如垂直于多個CCFL的方向)，全息散射器的第二光軸 則平行于光源方向并散射相對少量的光(例如平行于多個CCFL的方向)。從 觀看者的角度而言，通過投影系統(tǒng)14后的光線變成均勻的光線并被投射到顯示 系統(tǒng)18上作為顯示系統(tǒng)18的背光。照明系統(tǒng)12的光源參數(shù)以及全息散射器的 操作過程將在下文中詳細(xì)介紹。
在本發(fā)明的一些其它可行實施例中，投影系統(tǒng)14可進(jìn)一步包括一個設(shè)置在 照明系統(tǒng)12和全息散射器之間的光管層。例如，光管層的作用是使得照明系統(tǒng) 12的出射光在被全息散射器散射之前得到更好的集中和傳導(dǎo)。
成像系統(tǒng)16用于在顯示系統(tǒng)18上產(chǎn)生影像。在當(dāng)前實施例中，顯示系統(tǒng) 18包括將成像系統(tǒng)16產(chǎn)生的影像進(jìn)行顯示的LCD裝置。LCD裝置可以是薄膜晶體管(thin film transistor ， TFT)型LCD,或者超扭曲向列(super twisted nematic ， STN)型LCD,或者多區(qū)域垂直排列(multidomain vertical alignment ，
MVA)型LCD，或者圖像垂直調(diào)整(pattern vertical alignment, PVA)型LCD， 等等。LCD裝置一般包括兩塊薄偏振片以及夾在兩塊偏振片中間的分成像素的 液晶膠體。在本實施例中，成像系統(tǒng)16是通過將適當(dāng)?shù)碾妷杭虞d到適當(dāng)?shù)南袼?點上進(jìn)而在LCD上產(chǎn)生圖像，其中每個像素點各自被加載相應(yīng)的電壓并根據(jù)此 電壓值產(chǎn)生相應(yīng)的明暗度。例如，為了讓某個像素點產(chǎn)生高亮度細(xì)節(jié)，需要對 此像素點施加低電壓，反之，為了讓某個像素點產(chǎn)生較暗的陰影細(xì)節(jié)，則需要 對此像素點施加較高電壓。當(dāng)投影系統(tǒng)14輸出的均勻分布的光投影到LCD裝 置上時，觀看者就能感知到圖像。顯示系統(tǒng)18中的LCD裝置的像素點的不透 明性決定了光通過的量。需要強(qiáng)調(diào)的是，LCD并不能做到完全不透明，即使是 最暗的像素點(例如黑色)也會允許一定數(shù)量的光線通過。
參見圖2，為本發(fā)明實施例所涉及的LCD面板中的燈組22的結(jié)構(gòu)示意圖。 如上所述，燈組22可包括多個CCFL燈并形成燈平面20。在當(dāng)前實施例中， 燈組22中的燈排成多個平行的燈列。燈平面20所發(fā)出的光被全息散射器所散 射(圖未示)。為了使光均勻傳播，全息散射器沿箭頭24所示方向的垂直于燈 組22 (即垂直于其中燈列)的第一散射光軸對燈平面20出射光的主要部分進(jìn) 行散射，此外，全息散射器沿箭頭26所示方向的平行于燈組22的第二散射光 軸對燈平面20出射光的次要部分進(jìn)行散射。
參見圖3，為本發(fā)明實施例所涉及的LCD面板30的剖面圖。并結(jié)合圖2 中所示，LCD面板包括燈平面20、全息散射器34以及LCD38。燈平面20包 括多個燈組成的燈組22。由燈組22中的每個燈所產(chǎn)生的光32可能是非均勻的， 為了將非均勻光32變得均勻，在燈平面20與LCD38中間設(shè)置一個全息散射器 34，非均勻光32通過全息散射器34的散射后變成均勻光36。如上所述，全息 散射器34沿箭頭24所示方向的垂直于燈組22的第一散射光軸對非均勻光32 的主要部分進(jìn)行散射，同時，全息散射器沿箭頭26所示方向的平行于燈組22的第二散射光軸對非均勻光32的相對小部分進(jìn)行散射。非均勻光32經(jīng)過全息 散射器34的散射后產(chǎn)生均勻光并為LCD38的圖像顯示提供均勻的背光。
在本發(fā)明的其它可行實施例中，LCD面板30可以進(jìn)一步包括一個設(shè)置在 燈平面20與全息散射器34之間的光管層(圖3未示)。光管層的作用是使得 燈平面20中的燈組22發(fā)出的非均勻光32在被全息散射器34散射之前得到更 好的集中和傳導(dǎo)。
圖4揭示了圖3中LCD面板30中的光散射狀況，尤其揭示了燈平面20 發(fā)出的非均勻光32通過全息散射器34散射的過程。如圖2中所揭示，燈平面 20包括燈組22,燈組22可能是CCFL或者HCFL，燈組22中的每個燈產(chǎn)生的 光共同形成非均勻光32,全息散射器34將非均勻光32進(jìn)行散射進(jìn)而產(chǎn)生均勻 光36。如上所述，全息散射器34沿箭頭24所示的垂直于燈組22的方向?qū)Ψ?均勻光32的主要部分進(jìn)行散射，同時，全息散射器沿箭頭26所示的平行于燈 組22的方向?qū)Ψ蔷鶆蚬?2的相對小部分進(jìn)行散射。這樣，非均勻光32經(jīng)過全 息散射器34的散射后產(chǎn)生均勻光并為LCD38的圖像顯示提供均勻的背光。對 觀看者而言，燈組22的每個燈發(fā)出的光被全息散射器34揉合在一起，產(chǎn)生均 勻照明的效果。
本發(fā)明實施例所涉及顯示裝置10的操作方法40的操作流程包括步驟42、 44、 46、 48和50,操作方法40從步驟42開始。
如上所述，顯示裝置10包括燈組22，在步驟44中，非均勻光32由燈組 22產(chǎn)生，燈組22可能包括多個CCFL或HCFL,燈組22中的燈排成多個平行 的列。在步驟46中，非均勻光32的主要部分沿著垂直于燈組22的方向24 (圖 4中所示)被散射，然后，在步驟48中，非均勻光32中的次要部分沿著平行 于燈組22的方向26 (圖4中所示)^皮散射。
對觀看者而言，It射后的輸出光線36成為均勻光并^皮投影到顯示系統(tǒng)18 上用于將成像系統(tǒng)16產(chǎn)生的影像進(jìn)行顯示。如上所述，對非均勻光32的散射 可以通過全息散射器34完成。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以理解，全息散射器34可以實現(xiàn)90%甚至更高的散射效率。該操作方法40在步驟50中結(jié)束。
另外，上述實施例僅僅是本發(fā)明的較佳實施例，然而本發(fā)明并不僅僅局限 于上述實施例，在權(quán)利要求的范圍記載的發(fā)明范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種變形，這些 變形也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限 制。此外，對本發(fā)明做做的微小改變以及等效變換均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求 所保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種顯示裝置(10)，其包括燈組(22)，此燈組(22)中的燈排成多個平行的燈列；其特征在于，所述顯示裝置(10)進(jìn)一步包括全息散射器(34)，全息散射器(34)包括沿第一方向?qū)艚M(22)產(chǎn)生的光進(jìn)行散射的第一光軸和沿第二方向?qū)艚M(22)產(chǎn)生的光進(jìn)行散射的第二光軸，所述第一方向垂直于燈列的方向，所述第二方向平行于燈列的方向，其中燈組(22)所產(chǎn)生的光的主要部分在所述第一方向上被散射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置(10),其特征在于所述燈組(22) 包括多個冷陰極荄光CCFL燈。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置(1.0)，其特征在于所述燈組(22) 包括多個熱陰極螢光HCFL燈。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置(10),其特征在于進(jìn)一步包括一用 于顯示圖像的液晶顯示器LCD (38)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示裝置(10)，其特征在于進(jìn)一步包括一用 于在LCD (38)產(chǎn)生一個或多個圖像的成像系統(tǒng)(16)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示裝置(10 ),其特征在于所述由燈組(22 ) 產(chǎn)生并經(jīng)過全息散射器(34 )散射的光被投影到LCD ( 38 )，為在LCD ( 38 ) 上顯示一個或多個由成像系統(tǒng)(16)產(chǎn)生的圖像提供背光。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置(10),其特征在于所述背光為均勻光。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置(10)，其特征在于所述全息散射器 (34)具有至少90%的散射效率。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置(10),其特征在于進(jìn)一步包括用于 將燈組(22)產(chǎn)生的光進(jìn)行傳導(dǎo)的光管層。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置(10),其特征在于所述光管層設(shè)置在燈組(22)和全息散射器(34)之間，光管層將燈組(22)產(chǎn)生的光傳導(dǎo) 至全息散射器(34)。
11、 一種顯示裝置(10)的操作方法(40),所述顯示裝置(10)包括燈 組(22)，燈組(22)包括多個平行的燈列，所述顯示裝置(10)的操作方法 包括以下步驟通過燈組(22)產(chǎn)生光；將燈組(22)產(chǎn)生的光的主要部分沿垂直于燈列的第一方向進(jìn)行散射； 將燈組(22)產(chǎn)生的光的次要部分沿平行于燈列的第二方向進(jìn)行散射。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述顯示裝置(10)的操作方法(40)，其特征在于 所述對燈組(22)產(chǎn)生的光通過全息散射器(34)來執(zhí)行完成。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述顯示裝置(10 )的操作方法(40 ),其特征在于 所述全息散射器(34)具有至少90%的散射效率。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述顯示裝置(10 )的操作方法(40 )，其特征在于 在燈組(22)發(fā)出的光被散射之前還包括一個將光通過一光管層進(jìn)行傳導(dǎo)的步 驟。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述顯示裝置(10 )的操作方法(40 ),其特征在于 所述光管層設(shè)置在燈組(22)和全息散射器(34)之間。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11所述顯示裝置(10)的操作方法(40),其特征在于 所述燈組(22)包括多個CCFL燈。
17、 根據(jù)權(quán)利要求11所述顯示裝置(10)的操作方法(40)，其特征在于 所述燈組(22)包括多個HCFL燈。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12所述顯示裝置(10)的操作方法(40)，其特征在于 所述方法進(jìn)一步包括將由燈組(22)產(chǎn)生并經(jīng)全息散射器(34)散射的光投影 到顯示系統(tǒng)(18)上的步驟。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述顯示裝置(10 )的操作方法(40 ),其特征在于 所述顯示系統(tǒng)(18)包括一LCD (38)。
20、 一種顯示裝置(10),其包括燈組(22)且燈組(22)包括多個平行 的燈列，其特征在于，所述顯示裝置(10)進(jìn)一步包括用于沿垂直于燈列的第一方向?qū)艚M(22)產(chǎn)生的光的主要部分進(jìn)行散射 的裝置；用于沿平行于燈列的第二方向?qū)艚M(22)產(chǎn)生的光的次要部分進(jìn)行散射 的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顯示裝置及其操作方法，顯示裝置包括燈組和全息散射器，燈組中的燈排成多個平行的燈列，全息散射器包括沿垂直于燈列的方向?qū)艚M產(chǎn)生的光進(jìn)行散射的第一光軸和沿平行于燈列方向?qū)艚M產(chǎn)生的光進(jìn)行散射的第二光軸，燈組所產(chǎn)生的光的主要部分在所述第一方向上被散射。顯示裝置的操作方法包括以下步驟通過燈組產(chǎn)生光；將燈組產(chǎn)生的光的主要部分沿垂直于燈列的第一方向進(jìn)行散射；將燈組產(chǎn)生的光的次要部分沿平行于燈列的第二方向進(jìn)行散射。本發(fā)明顯示裝置及其操作方法通過全息散射器對背光進(jìn)行處理，能夠為圖像顯示提供均勻的背光，給觀看者提供更好的視覺效果。
文檔編號H04N9/31GK101604096SQ200810067698
公開日2009年12月16日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者霍爾·托內(nèi) 申請人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司