专利名称：显示装置及其操作方法
技术领域：
本发明涉及视频显示领域，尤其涉及一种使用全息散射器在液晶显示器
(LCD)视频系统中提供背光的技术。
背景技术：
基于投影原理的视频设备通过将光源投影在显示装置上而产生视频影像， 例如LCD投影系统就是一种基于投影原理的视频设备,其通过一个或多个LCD 面板将光进行投影从而产生视频影像。大的LCD电视机一般采用背光形式进行 照明，背光可以通过由多个细长的冷阴极荧光灯(CCFL)所组成的平面阵列或 者多个热阴极荧光灯(HCFL)所组成的平面阵列提供。然而，将多个灯管所发 出的光投影到LCD板上时，并不能保证光的均勻性。对观看者而言，不均匀的 光将导致LCD面板的一些区域要比其它区域显得更加明亮，这一特征对视频图 像质量而言是较为不利的。
为了增加LCD装置中的光均匀性，现有技术提出了很多解决方案。其中一 个方案就是首先将多个光源发出的光线通过类似于玻璃的光学散射器进行散 射，使得光线在投射到LCD面板之前能够均匀地散射到一个尽可能小的空间 内。另一种提高光均匀性的解决方案是尽量减少每个灯管之间的距离，这样会 导致灯管数目的增加。此外，还有一种方案是在灯管平面与散射器之间设置一 个光管层，使得光在被散射之前得到更好的传播。然而，上述解决方案需要增 加额外的部件(例如，额外的灯管或者光管层)，导致LCD装置的制造成本相 应提高。另一种提高光发射均匀性的方案是增加灯管与散射器之间的距离，这 种方案将增加LCD的厚度而使得产品对消费者一见觉上的吸引力下降(相比于薄的LCD显示器而言，厚的LCD显示器会被消费者认为是低端产品。)
为了解决上述的问题，在既不增加成本也不降低产品竟争力的前提下，提 供一种能提高光发射均匀性的LCD显示器实属必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种背光均匀的显示装置及其操作方法，旨在解决 现有技术中存在的背光不均匀问题。
本发明提供的显示装置包括灯组(22),此灯组(22)中的灯排成多个平行 的灯列；全息散射器(34),其包括沿第一方向将灯组(22)产生的光进行散射 的第一光轴和沿第二方向将灯组(22)产生的光进行散射的第二光轴，第一方 向垂直于灯列的方向，第二方向平行于灯列的方向，其中灯组(22)所产生的 光的主要部分在所述第一方向上被散射。
本发明还提供一种显示装置的操作方法，其包括以下步骤通过灯组产生 光；将灯组产生的光的主要部分沿垂直于灯列的第一方向进行散射；将灯组产 生的光的次要部分沿平行于灯列的第二方向进行散射。
本发明还提供另一种显示装置(10)，其包括灯组(22)且灯组(22)包 括多个平行的灯列，所述显示装置(10)包括沿垂直于灯列的第一方向将灯 组(22)产生的光的主要部分进行散射的装置；沿平行于灯列的第二方向将灯 组(22)产生的光的次要部分进行散射的装置。
本发明显示装置及其操作方法通过全息散射器对背光进行处理，能够为图 像显示提供均匀的背光，给观看者提供更好的视觉效果。
图1是应用本发明LCD显示器的电子装置结构示意图2本发明实施例所涉及的LCD面板中的灯组的结构示意图3是本发明实施例所涉及的LCD面板的剖面6图4是揭示图3中LCD面板中的光散射状况的透视图；
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的典型实施例提供一种提高LCD背光均匀性的全息光学散射器(全 息散射器)。全息散射器实现高效率的散射传播并能被用做控制各种光源的照 明散射区域。例如， 一些全息散射器能够提供90%甚至更高的散射效率。
典型的，用全息散射器阵列代替传统LCD面板中的玻璃散射器，使得强散 射光轴垂直于背光灯的方向，而弱散射光轴平行于背光灯的方向。这样，出射 光沿垂直散射光轴被强烈散射，尽可使得灯影被揉合在一起，产生均匀照明的 效果。进一步的，由于仅仅少量的出射光通过弱散射光轴进行散射，平行于背 光灯方向的有用光线的损失被减少了 ，因此整体背光的强度得到了增加。
全息散射器的应用对于提高LCD背光的均匀性有多个方面的优点。如上所 述，全息散射器比传统的散射器的效率更高，因此更多的光线能够被用于LCD 面板的照明。这样可以减少或者省略额外的部件(例如额外的灯管或光管层)， 从而减少LCD装置的生产成本。此外，从制造角度而言，全息散射器还有以下 优点
(1) 在维持光均匀性的前提下，灯管平面与散射器之间的距离能够减少， 这样使得LCD面板能做得更薄；
(2) 在维持光均匀性的前提下，每个灯之间的距离能够增加，因此能够 减少灯的数目使得制造成本降低；
(3) 在提高背光均匀性的前提下，灯管与散射器之间的距离可以保持不
变；
(4) 在提高背光均匀性的前提下，每个灯之间的距离可以保持不变。7页
参见图1,为应用本发明LCD显示器10的电子装置结构示意图。显示器 10包括液晶面板电视或类似物。本领域内的一般技术人员可以理解，图l中的
各功能模块可以包括硬件单元(包括电路)，软件单元(包括存储在计算机可 读介质中的计算机代码)，或者硬件单元与软件单元的结合。
如图1中所示，显示器10包括照明系统12、投影系统14、成像系统16 以及显示系统18。照明系统12产生白色或者彩色光，用于给显示系统18提供 背光。照明系统12包括适当排列的灯管或者灯泡，其能够产生白光或接近白色 的光。本实施例中的照明系统12可以包括多个CCFL灯并形成一个灯平面。在 本发明的其它可选实施例中，HCFL灯也可以用来代替CCFL灯，甚至将这两 种灯混合使用，如果混合使用CCFL灯和HCFL灯，可以将这两种灯平行排列。 可以理解，本发明并非局限于上述实施例，在其它可选的实施方式中，其它种 类的光源(例如发光二极管、白炽灯等等)也可以应用在照明系统12中。
投影系统14用于将照明系统12产生的光分散并投射到显示系统18上。本 实施例投影系统14包括一个用于将照明系统12产生的光进行散射或漫射的全 息散射器。如本领域内技术人员所知，全息散射器能够达到90%甚至更高的散 射效率。全息散射器的第一光轴垂直于光源方向并对照明系统12所产生的光的 主要部分进行散射(例如垂直于多个CCFL的方向)，全息散射器的第二光轴 则平行于光源方向并散射相对少量的光(例如平行于多个CCFL的方向)。从 观看者的角度而言，通过投影系统14后的光线变成均勻的光线并被投射到显示 系统18上作为显示系统18的背光。照明系统12的光源参数以及全息散射器的 操作过程将在下文中详细介绍。
在本发明的一些其它可行实施例中，投影系统14可进一步包括一个设置在 照明系统12和全息散射器之间的光管层。例如，光管层的作用是使得照明系统 12的出射光在被全息散射器散射之前得到更好的集中和传导。
成像系统16用于在显示系统18上产生影像。在当前实施例中，显示系统 18包括将成像系统16产生的影像进行显示的LCD装置。LCD装置可以是薄膜晶体管(thin film transistor ， TFT)型LCD,或者超扭曲向列(super twisted nematic ， STN)型LCD,或者多区域垂直排列(multidomain vertical alignment ，
MVA)型LCD，或者图像垂直调整(pattern vertical alignment, PVA)型LCD， 等等。LCD装置一般包括两块薄偏振片以及夹在两块偏振片中间的分成像素的 液晶胶体。在本实施例中，成像系统16是通过将适当的电压加载到适当的像素 点上进而在LCD上产生图像，其中每个像素点各自被加载相应的电压并根据此 电压值产生相应的明暗度。例如，为了让某个像素点产生高亮度细节，需要对 此像素点施加低电压，反之，为了让某个像素点产生较暗的阴影细节，则需要 对此像素点施加较高电压。当投影系统14输出的均匀分布的光投影到LCD装 置上时，观看者就能感知到图像。显示系统18中的LCD装置的像素点的不透 明性决定了光通过的量。需要强调的是，LCD并不能做到完全不透明，即使是 最暗的像素点(例如黑色)也会允许一定数量的光线通过。
参见图2，为本发明实施例所涉及的LCD面板中的灯组22的结构示意图。 如上所述，灯组22可包括多个CCFL灯并形成灯平面20。在当前实施例中， 灯组22中的灯排成多个平行的灯列。灯平面20所发出的光被全息散射器所散 射(图未示)。为了使光均匀传播，全息散射器沿箭头24所示方向的垂直于灯 组22 (即垂直于其中灯列)的第一散射光轴对灯平面20出射光的主要部分进 行散射，此外，全息散射器沿箭头26所示方向的平行于灯组22的第二散射光 轴对灯平面20出射光的次要部分进行散射。
参见图3，为本发明实施例所涉及的LCD面板30的剖面图。并结合图2 中所示，LCD面板包括灯平面20、全息散射器34以及LCD38。灯平面20包 括多个灯组成的灯组22。由灯组22中的每个灯所产生的光32可能是非均匀的， 为了将非均匀光32变得均匀，在灯平面20与LCD38中间设置一个全息散射器 34，非均勻光32通过全息散射器34的散射后变成均勻光36。如上所述，全息 散射器34沿箭头24所示方向的垂直于灯组22的第一散射光轴对非均匀光32 的主要部分进行散射，同时，全息散射器沿箭头26所示方向的平行于灯组22的第二散射光轴对非均匀光32的相对小部分进行散射。非均匀光32经过全息 散射器34的散射后产生均匀光并为LCD38的图像显示提供均匀的背光。
在本发明的其它可行实施例中，LCD面板30可以进一步包括一个设置在 灯平面20与全息散射器34之间的光管层(图3未示)。光管层的作用是使得 灯平面20中的灯组22发出的非均匀光32在被全息散射器34散射之前得到更 好的集中和传导。
图4揭示了图3中LCD面板30中的光散射状况，尤其揭示了灯平面20 发出的非均匀光32通过全息散射器34散射的过程。如图2中所揭示，灯平面 20包括灯组22,灯组22可能是CCFL或者HCFL，灯组22中的每个灯产生的 光共同形成非均匀光32,全息散射器34将非均匀光32进行散射进而产生均匀 光36。如上所述，全息散射器34沿箭头24所示的垂直于灯组22的方向对非 均匀光32的主要部分进行散射，同时，全息散射器沿箭头26所示的平行于灯 组22的方向对非均匀光32的相对小部分进行散射。这样，非均匀光32经过全 息散射器34的散射后产生均匀光并为LCD38的图像显示提供均匀的背光。对 观看者而言，灯组22的每个灯发出的光被全息散射器34揉合在一起，产生均 匀照明的效果。
本发明实施例所涉及显示装置10的操作方法40的操作流程包括步骤42、 44、 46、 48和50,操作方法40从步骤42开始。
如上所述，显示装置10包括灯组22，在步骤44中，非均匀光32由灯组 22产生，灯组22可能包括多个CCFL或HCFL,灯组22中的灯排成多个平行 的列。在步骤46中，非均匀光32的主要部分沿着垂直于灯组22的方向24 (图 4中所示)被散射，然后，在步骤48中，非均匀光32中的次要部分沿着平行 于灯组22的方向26 (图4中所示)^皮散射。
对观看者而言，It射后的输出光线36成为均匀光并^皮投影到显示系统18 上用于将成像系统16产生的影像进行显示。如上所述，对非均匀光32的散射 可以通过全息散射器34完成。本领域内的技术人员可以理解，全息散射器34可以实现90%甚至更高的散射效率。该操作方法40在步骤50中结束。
另外，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，然而本发明并不仅仅局限 于上述实施例，在权利要求的范围记载的发明范围内，可进行各种变形，这些 变形也包含在本发明的范围内。因此，本说明书内容不应理解为对本发明的限 制。此外，对本发明做做的微小改变以及等效变换均应包含在本发明权利要求 所保护的范围之内。
权利要求
1、一种显示装置(10)，其包括灯组(22)，此灯组(22)中的灯排成多个平行的灯列；其特征在于，所述显示装置(10)进一步包括全息散射器(34)，全息散射器(34)包括沿第一方向将灯组(22)产生的光进行散射的第一光轴和沿第二方向将灯组(22)产生的光进行散射的第二光轴，所述第一方向垂直于灯列的方向，所述第二方向平行于灯列的方向，其中灯组(22)所产生的光的主要部分在所述第一方向上被散射。
2、 根据权利要求1所述的显示装置(10),其特征在于所述灯组(22) 包括多个冷阴极荄光CCFL灯。
3、 根据权利要求1所述的显示装置(1.0)，其特征在于所述灯组(22) 包括多个热阴极萤光HCFL灯。
4、 根据权利要求1所述的显示装置(10),其特征在于进一步包括一用 于显示图像的液晶显示器LCD (38)。
5、 根据权利要求4所述的显示装置(10)，其特征在于进一步包括一用 于在LCD (38)产生一个或多个图像的成像系统(16)。
6、 根据权利要求5所述的显示装置(10 ),其特征在于所述由灯组(22 ) 产生并经过全息散射器(34 )散射的光被投影到LCD ( 38 )，为在LCD ( 38 ) 上显示一个或多个由成像系统(16)产生的图像提供背光。
7、 根据权利要求6所述的显示装置(10),其特征在于所述背光为均匀光。
8、 根据权利要求1所述的显示装置(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、 根据权利要求1所述的显示装置(10),其特征在于进一步包括用于 将灯组(22)产生的光进行传导的光管层。
10、 根据权利要求9所述的显示装置(10),其特征在于所述光管层设置在灯组(22)和全息散射器(34)之间，光管层将灯组(22)产生的光传导 至全息散射器(34)。
11、 一种显示装置(10)的操作方法(40),所述显示装置(10)包括灯 组(22)，灯组(22)包括多个平行的灯列，所述显示装置(10)的操作方法 包括以下步骤通过灯组(22)产生光；将灯组(22)产生的光的主要部分沿垂直于灯列的第一方向进行散射； 将灯组(22)产生的光的次要部分沿平行于灯列的第二方向进行散射。
12、 根据权利要求11所述显示装置(10)的操作方法(40)，其特征在于 所述对灯组(22)产生的光通过全息散射器(34)来执行完成。
13、 根据权利要求12所述显示装置(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、 根据权利要求12所述显示装置(10 )的操作方法(40 )，其特征在于 在灯组(22)发出的光被散射之前还包括一个将光通过一光管层进行传导的步 骤。
15、 根据权利要求14所述显示装置(10 )的操作方法(40 ),其特征在于 所述光管层设置在灯组(22)和全息散射器(34)之间。
16、 根据权利要求11所述显示装置(10)的操作方法(40),其特征在于 所述灯组(22)包括多个CCFL灯。
17、 根据权利要求11所述显示装置(10)的操作方法(40)，其特征在于 所述灯组(22)包括多个HCFL灯。
18、 根据权利要求12所述显示装置(10)的操作方法(40)，其特征在于 所述方法进一步包括将由灯组(22)产生并经全息散射器(34)散射的光投影 到显示系统(18)上的步骤。
19、 根据权利要求18所述显示装置(10 )的操作方法(40 ),其特征在于 所述显示系统(18)包括一LCD (38)。
20、 一种显示装置(10),其包括灯组(22)且灯组(22)包括多个平行 的灯列，其特征在于，所述显示装置(10)进一步包括用于沿垂直于灯列的第一方向将灯组(22)产生的光的主要部分进行散射 的装置；用于沿平行于灯列的第二方向将灯组(22)产生的光的次要部分进行散射 的装置。
全文摘要
本发明提供了一种显示装置及其操作方法，显示装置包括灯组和全息散射器，灯组中的灯排成多个平行的灯列，全息散射器包括沿垂直于灯列的方向将灯组产生的光进行散射的第一光轴和沿平行于灯列方向将灯组产生的光进行散射的第二光轴，灯组所产生的光的主要部分在所述第一方向上被散射。显示装置的操作方法包括以下步骤通过灯组产生光；将灯组产生的光的主要部分沿垂直于灯列的第一方向进行散射；将灯组产生的光的次要部分沿平行于灯列的第二方向进行散射。本发明显示装置及其操作方法通过全息散射器对背光进行处理，能够为图像显示提供均匀的背光，给观看者提供更好的视觉效果。
文档编号H04N9/31GK101604096SQ200810067698
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者霍尔·托内 申请人:深圳Tcl新技术有限公司