前光模组及具有其的液晶显示系统的制作方法

[0001]
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种前光模组及具有其的液晶显示系统。


背景技术：

[0002]
液晶显示器(lcd)作为新一代显示技术已经融入到人们生活的方方面面，小至手机显示屏、机载显示屏、笔记本和台式电脑屏幕，大至电视和大型户外显示屏幕，处处都有液晶显示的身影。尤其在当今的信息时代，人们几乎无时无刻都在通过显示系统来获取实时的视频信和图像信息，几乎每个人都成为了液晶显示屏幕的使用者。
[0003]
由于液晶自身不发光，液晶显示属于一种被动显示技术，它需要外部光源为其照明，在整个显示过程中，液晶主要起光开关的功能。目前普遍采用背光模组为液晶提供照明光源，将光源置于整个显示系统的底层，光线由下而上通过显示系统进入人眼，由于采用了背光模组这种显示结构，使其无法将环境光用于显示，只能依靠自身底层光源提供的光能，造成了极大的耗电量，而且这种背光模组照明显示系统结构复杂。
[0004]
因此，亟待一种前光模组及具有其的液晶显示系统。


技术实现要素：

[0005]
为了解决现有技术的问题，一方面，本发明实施例公开了一种前光模组包括导光板和扩散膜；
[0006]
所述导光板，用于接收环境光发出的光束并导出；所述导光板包括面向环境光的入光面和背离所述环境光的出光面；
[0007]
所述扩散膜，设置于与所述出光面相对的一侧，用于将所述导光板导出的光束进行扩散并导出；
[0008]
所述导光板和扩散膜呈层叠放置。
[0009]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述前光模组还包括侧向光强动态可调光源，用于判断环境光的强弱，并对环境光不足时启动光补偿；
[0010]
所述侧向光强动态可调光源设置于所述导光板侧面。
[0011]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述侧向光强动态可调光源包括依次连接的光电探测器、模数转换器、处理器、方波电源发生器和led光源；
[0012]
所述光电检测器用于将采集的环境光的光信号转换为电信号；
[0013]
所述模数转换器用于将所述电信号转换为电流大小的数字信号；
[0014]
所述处理器用于根据接收的所述数字信号判断环境光强度，并根据所述环境光强度的大小判断是否启动光补偿。
[0015]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述前光模组还包括增亮膜，所述增亮膜设置于所述扩散膜的光束导出的一侧，用于通过将所述扩散膜导出的光束进行汇聚以提高光照强度。
[0016]
另一方面，本发明实施例公开了一种液晶显示系统，所述液晶显示系统包括依序
层叠放置的玻璃盖板、上述的前光模组、偏振片、彩色滤光片、液晶系统和偏振选择反射面；
[0017]
所述玻璃盖板包括面向环境光的正面和背离所述环境光的背面，所述前光模组的导光板的入光面面向玻璃盖板的背面；
[0018]
所述偏振片，用于将环境光转变为线偏振光；所述线偏振光通过所述彩色滤光片形成rgb色光入射所述液晶系统；
[0019]
所述偏振选择反射面，用于对通过所述液晶系统的线偏振光进行反射。
[0020]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述液晶系统包括依序层叠设置的上电极板、x方向取向膜、液晶层、y方向取向膜和薄膜晶体管基板；
[0021]
所述线偏振光依次通过所述彩色滤光片形成rgb色光，在所述x方向取向膜和y方向取向膜作用下，设置于所述x方向取向膜和y方向取向膜之间的液晶呈扭曲状排列，x方向线偏振光经过所述液晶层转变为y方向线偏振光。
[0022]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述偏振选择反射面上设置有不同周期排布、不同长度的长短轴、不同高度的微纳级几何体结构。
[0023]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述微纳级几何体结构为椭圆柱体、长方体或不规则形状几何体。
[0024]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述偏振选择反射面包括三层堆叠结构，所述三层堆叠结构包括三个偏振选择反射表面，每一个所述偏振选择反射表面仅允许针对对应rgb的单一特定波长的光具有高反射率，同时针对剩余两个rgb波长的光具有高透射率。
[0025]
作为本发明实施方式的进一步改进，所述偏振选择反射面为单层结构，所述单层结构具有rgb对应的三种不同参数的结构，用于偏振光的选择性反射。
[0026]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0027]
1、本发明利用偏振选择反射面对入射的偏振光根据偏振方向进行选择性反射技术，从而提出了一种前光模组照明的液晶显示系统，将充分利用环境光进行显示，节约耗电量；
[0028]
2、本发明还提出了系统光源动态调光辅助照明，便于在环境光较弱时进行光补偿，此系统可最大化的节约耗电量，尤其对于移动显示设备具有广泛的应用前景；
[0029]
3、本发明利用了环境光进行照明显示，节约电能，结构简单紧凑，而且使得显示图像对比度高、显示质量高。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]
图1是本发明实施例提供的一种前光模组结构示意图；
[0032]
图2是本发明实施例提供的一种侧向光强动态可调光源的光路结构示意图；
[0033]
图3是本发明实施例提供的一种液晶显示系统结构示意图；
[0034]
图4是本发明实施例提供的一种液晶系统结构示意图；
[0035]
图5是本发明实施例提供的一种tft施加驱动电压时液晶系统结构示意图；
[0036]
图6是本发明实施例提供的一种偏振选择反射面结构示意图；
[0037]
图7是本发明实施例提供的一种蓝光偏振选择反射光谱图；
[0038]
图8是本发明实施例提供的一种绿光偏振选择反射光谱图；
[0039]
图9是本发明实施例提供的一种红光偏振选择反射光谱图；
[0040]
图中示例表示为：
[0041]
1-前光模组；11-导光板；12-扩散膜；13-侧向光强动态可调光源；131-光电探测器；132-模数转换器；133-处理器；134-方波电源发生器；135-led光源；14-增亮膜；2-液晶显示系统；21-玻璃盖板；22-偏振片；23-彩色滤光片；24-液晶系统；241-上电极板；242-x方向取向膜；243-液晶层；244-y方向取向膜；245-薄膜晶体管基板；25-偏振选择反射面；251-微纳级几何体结构。
具体实施方式
[0042]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
本发明实施例公开了一种前光模组1，如图1所示，包括导光板11和扩散膜12；
[0044]
导光板11，用于接收环境光发出的光束并导出；导光板11包括面向环境光的入光面和背离环境光的出光面；
[0045]
扩散膜12，设置于与出光面相对的一侧，用于将导光板11导出的光束进行扩散并导出；
[0046]
导光板11和扩散膜12呈层叠放置。
[0047]
特别地，前光模组1还包括侧向光强动态可调光源13，用于判断环境光的强弱，并对环境光不足时启动光补偿；
[0048]
侧向光强动态可调光源13设置于导光板11侧面。
[0049]
具体地，如图2所示，侧向光强动态可调光源13包括依次连接的光电探测器131、模数转换器132、处理器133、方波电源发生器134和led光源135；
[0050]
光电检测器131用于将采集的环境光的光信号转换为电信号；
[0051]
模数转换器132用于将电信号转换为电流大小的数字信号；
[0052]
处理器133用于根据接收的数字信号判断环境光强度，并根据环境光强度的大小判断是否启动光补偿。
[0053]
进一步地，前光模组1还包括增亮膜14，增亮膜14设置于扩散膜12的光束导出的一侧，用于通过将扩散膜12导出的光束进行汇聚以提高光照强度。
[0054]
本发明实施例还公开了一种液晶显示系统2，如图3所示，所述液晶显示系统2包括依序层叠放置的玻璃盖板21、上述的前光模组1、偏振片22、彩色滤光片23、液晶系统24和偏振选择反射面25；
[0055]
玻璃盖板21包括面向环境光的正面和背离环境光的背面，前光模组1的导光板11的入光面面向玻璃盖板21的背面；
[0056]
偏振片22，用于将环境光转变为线偏振光；线偏振光通过彩色滤光片23形成单色
光入射液晶系统24；
[0057]
偏振选择反射面25，用于对通过液晶系统24的线偏振光进行反射。
[0058]
具体地，如图4和图5所示，液晶系统24包括依序层叠设置的上电极板241、x方向取向膜242、液晶层243、y方向取向膜244和薄膜晶体管基板245；
[0059]
线偏振光依次通过彩色滤光片23形成rgb色光，在x方向取向膜和y方向取向膜作用下，设置于x方向取向膜和y方向取向膜之间的液晶呈扭曲状排列，x方向线偏振光经过液晶层转变为y方向线偏振光。
[0060]
进一步地，偏振选择反射面25上设置有不同周期排布、不同长度的长短轴、不同高度的微纳级几何体结构251，如图6所示。
[0061]
其中，微纳级几何体结构为椭圆柱体、长方体或不规则形状几何体。
[0062]
可选地，偏振选择反射面25包括三层堆叠结构，三层堆叠结构包括三个偏振选择反射表面，每一个偏振选择反射表面仅允许针对对应rgb的单一特定波长的光具有高反射率，同时针对剩余两个rgb波长的光具有高透射率。
[0063]
可选地，偏振选择反射面25为单层结构，单层结构具有rgb对应的三种不同参数的结构，用于偏振光的选择性反射。
[0064]
本发明具体例采用将三个针对rgb波段的偏振选择反射表面进行堆叠组成一个针对rgb色光的偏振选择反射面系统，例如针对蓝光(455nm)的偏振选择反射，偏振选择反射面结构参数为：短轴110nm，长轴180nm，短轴方向周期420nm，长轴方向周期440nm，高度153nm，它的偏振选择反射光谱如图7所示，从光谱图中可以看出，此偏振选择反射面在蓝光处对x方向偏振光的反射率几乎为1，对y方向偏振光的反射率几乎为0，即使存在一点反射，由于其他结构存在吸收，人眼是几乎感受不到的。针对绿光(540nm)的偏振选择反射，偏振选择反射面结构参数为：短轴110nm，长轴190nm，短轴方向周期360nm，长轴方向周期520nm，高度153nm，它的偏振选择反射光谱如图8所示，从光谱图中可以看出，此偏振选择反射面在绿光处对x方向偏振光的反射率几乎为1，对y方向偏振光的反射率几乎为0，即使存在一点反射，由于其他结构存在吸收，人眼是几乎感受不到的。针对红光(750nm)的偏振选择反射，我们设计了偏振选择反射面结构参数为：短轴210nm，长轴260nm，短轴方向周期660nm，长轴方向周期660nm，高度153nm，它的偏振选择反射光谱如图9所示，从光谱图中可以看出，此偏振选择反射面在红光处对x方向偏振光的反射率几乎为1，对y方向偏振光的反射率几乎为0，即使存在一点反射，由于其他结构存在吸收，人眼也是几乎感受不到的。这三个偏振选择反射面堆叠构成的体系用于前光照明液晶显示，可以充分利用环境光，达到了节约电量的目的。
[0065]
在本发明实施例中，如图4和图5所述，环境光均匀透过前光模组，经过偏振片后变为线偏振光，此处假设偏振片的透光方向沿着y轴，又经过彩色滤光片，只剩下rgb三色对应波长的光进入液晶系统，在tft未加驱动电压时，位于两个基板间的液晶在正交取向膜的作用下呈现扭曲排列，此时液晶对入射光存在双折射效应，透过液晶的光将变为x方向偏振的光，由于设计的偏振选择反射面只对x方向的偏振光进行反射，所以入射光几乎被百分百的反射，再次通过液晶系统，此时x方向偏振光又转变为y方向偏振光，可以通过偏振片，此时反射光进入人眼；
[0066]
当给tft施加驱动电压时，位于两个基板间的液晶将沿着电场方向排列(如图7所
示)，此时液晶对入射光不存在双折射效应，透过液晶系统的y方向偏振光依旧保持y方向偏振，偏振选择反射面对入射的y方向偏振光不进行反射，此时无反射光进入人眼，我们可以通过tft编码液晶像素的排列取向，从而使人眼看到一幅图像。
[0067]
当环境光强度不足以提供显示或者处于黑暗环境中，侧向动态调光系统会根据光电探测器输出的光电流大小来判断是否进行光补偿以所需何种强度的光进行补偿，侧向光经过导光板由点光源或线光源变为面光源，再通过扩散膜和增亮膜的进一步匀光和集光增强，最终与入射的环境光一起参与显示。
[0068]
本发明实施例中设置了光补偿的步骤，具体地，光电探测器输出的光电流经模数转换器变为数字信号传输给处理器，处理器根据接收的光电流大小判断环境光强度，根据环境光强弱判断是否需要开启侧向光源进行光补偿以及光源驱动电压需要多大的占空比。
[0069]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0070]
1、本发明利用偏振选择反射面对入射的偏振光根据偏振方向进行选择性反射技术，从而提出了一种前光模组照明的液晶显示系统，将充分利用环境光进行显示，节约耗电量；
[0071]
2、本发明还提出了系统光源动态调光辅助照明，便于在环境光较弱时进行光补偿，此系统可最大化的节约耗电量，尤其对于移动显示设备具有广泛的应用前景；
[0072]
3、本发明利用了环境光进行照明显示，节约电能，结构简单紧凑，而且使得显示图像对比度高、显示质量高。
[0073]
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
[0074]
需要说明的是：上述实施例提供的一种偏振光生成装置及系统在执行一种偏振光生成方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的一种偏振光生成装置、系统以及方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
[0075]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。