CN103197467B - 显示设备和光传输方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种显示设备及其相应光传输方法。所述显示设备包括：多组光纤，分别对应于多个不同的颜色，每组光纤用于接收对应颜色的偏振光并且传输对应颜色的偏振光；多个第一光学单元，分别对应于所述多个不同的颜色，每个第一光学单元用于接收并透过对应颜色的偏振光；光学调制模组，包括：多个微调制单元，分别对应于所述多个不同的颜色，其中，每个微调制单元从其对应第一光学单元接收其对应颜色的偏振光并且产生调制后的偏振光。

Description

显示设备和光传输方法

技术领域

本发明一般地涉及显示技术领域，更具体地涉及一种显示设备以及相应的光传输方法。

背景技术

目前，在诸如液晶显示器LCD之类的显示设备中，需要提供背光来照亮液晶单元。通常，可以采用发光二极管LED作为照明光源，还提出了冷阴极萤光灯管CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp)作为照明光源。

然而，无论是LED还是CCFL作为照明光源提供背光，用户总是抱怨液晶显示器的色彩不如阴极射线管CRT和等离子显示器PDP漂亮。一般而言，传统CRT的色彩表现数量是无限多的，等离子显示器PDP可以达到几十亿，而LCD的色彩表现数量只有可怜的16.7M，在色彩表现上多少有些偏差。

如在计算机图形处理中已知的，色域是颜色的某个完全的子集。例如，CCFL灯管在萤光材质上的限制，红光呈现能力偏弱，加上所搭配的彩色滤光片的混色效果较差，最终呈现的色域饱和度不佳，导致目前主流的LCD显示器在色域呈现能力上不足，色域范围只有NTSC标准的65％～75％。总得而言，色域越广显示的色彩就越丰富，最终可以获得更加真实的色彩还原。

因此，希望提供一种具有较广色域的显示设备及其相应光传输方法。

发明内容

考虑到上述问题而作出了本发明，本发明的一个目的是提供一种显示设备，其通过利用激光器产生的偏振光，并传输该偏振光直接作为光学调制模组的背光，来提高显示设备的色域。

根据本发明一方面，提供了一种显示设备，包括：多组光纤，分别对应于多个不同的颜色，每组光纤用于接收对应颜色的偏振光并且传输对应颜色的偏振光；多个第一光学单元，分别对应于所述多个不同的颜色，每个第一光学单元用于接收并透过对应颜色的偏振光；光学调制模组，包括：多个微调制单元，分别对应于所述多个不同的颜色，其中，每个微调制单元从其对应第一光学单元接收其对应颜色的偏振光并且产生调制后的偏振光。

优选地，所述显示设备还包括：发光单元，用于发射所述多个不同颜色的偏振光。所述每组光纤用于连接发射对应颜色的偏振光的对应发光单元以及用于接收并透过对应颜色的偏振光的对应第一光学单元，并且将从所述对应发光单元接收的对应颜色的偏振光传输到对应第一光学单元。

优选地，所述光学调制模组还包括：多个第二光学单元，分别对应于所述多个微调制单元。每个第二光学单元接收由其对应微调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

优选地，每个第一光学单元包括：光学通道，用于与对应颜色的光纤连接。

优选地，所述光学通道为光子晶体通道或者特殊光纤。

优选地，所述发光单元包括：多个激光器，分别对应于所述多个不同的颜色，每个激光器用于产生对应颜色的激光。经由对应组光纤将对应颜色的激光耦合到对应的第一光学单元。

优选地，每个第二光学单元包括：偏光单元，用于接收由其对应微调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

优选地，所述微调制单元为液晶单元或者数字微机械显示单元。

根据本发明的另一方面，提供了一种光传输方法，用于一显示设备中，所述方法包括：利用光纤接收并传输第一颜色的偏振光；利用第一光学单元，接收所述光纤传输的第一颜色的偏振光，并且透过所接收的第一颜色的偏振光；以及利用光学调制单元，接收透过所述第一光学单元的第一颜色的偏振光，并且产生调制后的偏振光。

优选地，所述光传输方法还包括：从激光器产生所述第一颜色的偏振光，其中，所述光纤从激光器接收所述第一颜色的偏振光，并将其耦合至所述第一光学单元。

优选地，所述光传输方法还包括：利用第二光学单元，接收所述光学调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

利用根据本发明的显示设备及其相应光传输方法，省略了传统的显示设备中用于产生偏振光的偏振片、以及用于对透过光学调制模组(诸如，液晶单元)的偏振光进行色彩过滤的滤色片，并且实现了单色背光的应用，同时可将光源置于显示器外。

附图说明

通过结合附图对本发明的实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本发明实施例的显示设备的光传输的示意图。

图2是示出根据本发明实施例的激光背光的光子晶体阵列的示意图。

图3是示出根据本发明实施例的显示设备的框图。

图4是示出根据本发明实施例的光传输方法的流程图。

具体实现方式

下面将参照附图来描述根据本发明实施例的显示设备及其光传输方法。应当理解：这里描述的实施例仅仅是说明性的，而不应被解释为限制本发明的范围。

下面将结合图1-3来说明根据本发明实施例的显示设备。该显示设备采用激光偏振光直接作为光学调制模组的背光，从而提高了显示设备的色域。

如图1所示，在该显示设备中，利用激光偏振光作为激光背光，该激光偏振光透过光学通道，照射光学调制模组(具体地，相应的微调制单元)，在该光学调制模组中进行光学调制，产生调制后的偏振光，然后经过偏光单元对调制后的偏振光进行过滤并透过具有预定偏振方向的偏振光。

具体地，如图1所示，下面关于单个微调制单元来进行描述。所述微调制单元可以是液晶单元或者可以是数字微机械显示单元DMS。所述微调制单元可以包括红色微调制单元、绿色微调制单元、以及蓝色微调制单元。下面以红色液晶单元、绿色液晶单元、蓝色液晶单元为例来展开描述。

对于红色液晶单元而言，利用附图标记1来表示第一光学单元，该第一光学单元可以包括用于传输红色激光偏振光的光学通道，该光学通道可以为光子晶体通道或者特殊光纤通道；红色激光偏振光在透过光学通道之后，照射到红色液晶单元2上；该红色液晶单元2对照射到其上的红色偏振光进行调制，具体地，由于在该红色液晶单元2上施加了电压而使得该红色液晶单元2中的液晶发生偏转，由此改变了照射到该红色液晶单元2上的红色偏振光的偏振方向，即，使从光学通道传输而来的红色偏振光的偏振方向旋转一定角度，该角度由在该红色液晶单元2上施加的电压决定；最后，调制后的红色偏振光(即，偏振方向旋转了一定角度后的红色偏振光)被用于红色偏振光的偏振片3进行过滤，该偏振片3透过所述调制后的红色偏振光中特定偏振方向的偏振光分量，所述特定偏振方向可以与从光学通道传输而来的红色偏振光的偏振方向相同或不同。优选地，所述特定偏振方向与从光学通道传输而来的红色偏振光的偏振方向垂直。

对于绿色液晶单元而言，利用附图标记1来表示第一光学单元，该第一光学单元可以包括用于传输绿色激光偏振光的光学通道，该光学通道可以同样地为光子晶体通道或者特殊光纤通道；绿色激光偏振光在透过光学通道之后，照射到绿色液晶单元2上；该绿色液晶单元2对照射到其上的绿色偏振光进行调制，具体地，由于在该绿色液晶单元2上施加了电压而使得该绿色液晶单元2中的液晶发生偏转，由此改变了照射到该绿色液晶单元2上的绿色偏振光的偏振方向，即，使从光学通道传输而来的绿色偏振光的偏振方向旋转一定角度，该角度由在该绿色液晶单元2上施加的电压决定；最后，调制后的绿色偏振光(即，偏振方向旋转了一定角度后的绿色偏振光)被用于绿色偏振光的偏振片3进行过滤，该偏振片3透过所述调制后的绿色偏振光中特定偏振方向的偏振光分量，所述特定偏振方向可以与从光学通道传输而来的绿色偏振光的偏振方向相同或不同。优选地，所述特定偏振方向与从光学通道传输而来的绿色偏振光的偏振方向垂直。

对于蓝色液晶单元而言，利用附图标记1来表示第一光学单元，该第一光学单元可以包括用于传输蓝色激光偏振光的光学通道，该光学通道可以同样地为光子晶体通道或者特殊光纤通道；蓝色激光偏振光在透过光学通道之后，照射到蓝色液晶单元2上；该蓝色液晶单元2对照射到其上的蓝色偏振光进行调制，具体地，由于在该蓝色液晶单元2上施加了电压而使得该蓝色液晶单元2中的液晶发生偏转，由此改变了照射到该蓝色液晶单元2上的蓝色偏振光的偏振方向，即，使从光学通道传输而来的蓝色偏振光的偏振方向旋转一定角度，该角度由在该蓝色液晶单元2上施加的电压决定；最后，调制后的蓝色偏振光(即，偏振方向旋转了一定角度后的蓝色偏振光)被用于蓝色偏振光的偏振片3进行过滤，该偏振片3透过所述调制后的蓝色偏振光中特定偏振方向的偏振光分量，所述特定偏振方向可以与从光学通道传输而来的蓝色偏振光的偏振方向相同或不同。优选地，所述特定偏振方向与从光学通道传输而来的蓝色偏振光的偏振方向垂直。

如上所述的红色微调制单元、绿色微调制单元以及蓝色微调制单元组成一个光学调制模组。具体而言，红色液晶单元、绿色液晶单元以及蓝色液晶单元组成一个液晶像素。当然，存在其它的具体组成方式。例如，多个相同数量的红色液晶单元、绿色液晶单元以及蓝色液晶单元组成一个液晶像素。

光学调制模组合成红色微调制单元、绿色微调制单元以及蓝色微调制单元各自发出的并且经过用于红色偏振光的偏振片、用于绿色偏振光的偏振片、用于蓝色偏振光的偏振片之后的红色偏振光、绿色偏振光、蓝色偏振光，以便产生对应于该光学调制模组(例如像素)的彩色光。

如上所述，所述第一光学单元的光学通道可以是光子晶体通道或者特殊光纤通道。在图2中，示出了光子晶体通道的示例。

如图2所示，红色激光器发出的红色激光偏振光经过其相应的光学通道传输到光子晶体阵列中与红色微调制单元相关联的光子晶体，绿色激光器发出的绿色激光偏振光经过其相应的光学通道传输到光子晶体阵列中与绿色微调制单元相关联的光子晶体，蓝色激光器发出的蓝色激光偏振光经过其相应的光学通道传输到光子晶体阵列中与蓝色微调制单元相关联的光子晶体。由此，采用光子晶体阵列，制造出了只通红色偏振光的红色光学通道、只通绿色偏振光的绿色光学通道、只通蓝色偏振光的蓝色光学通道；并且使得红色激光偏振光、绿色激光偏振光、蓝色激光偏振光在其自己的光学通道种传输。

通过利用红色激光器发出的红色激光偏振光、绿色激光器发出的绿色激光偏振光、以及蓝色激光器发出的蓝色激光偏振光作为激光背光，并且对于每一种颜色，通过其专有光学通道传输该种颜色的偏振光，使得单色背光成为可能。这大大提高了背光的效率。

此外，通过采用激光器产生的激光偏振光作为激光背光，可以省略传统显示设备中用于将线光源转换为面光源的导光板、用于将非偏振光背光转换为偏振光的偏振片，这不仅简化了系统的配置，而且也提高了背光的利用效率。

另一方面，由于红色激光偏振光照射红色微调制单元、绿色激光偏振光照射绿色微调制单元、蓝色激光偏振光照射蓝色微调制单元，因此也省略了传统显示设备中对透过液晶单元的偏振光进行颜色过滤的滤色片的需要。

更进一步，由于采用激光器发射激光，并且通过光纤传输激光，由此可以将激光器放置在显示设备的外部，这也进而简化了显示设备的系统配置，即使在淘汰原显示设备时，仍可以使用与原显示设备配套使用的激光器，这也相应地降低了显示设备的成本。

如图3所示，示出了根据本发明实施例的显示设备100的框图。显示设备100包括：多组光纤110、多个第一光学单元120、以及光学调制模组130。

所述多组光纤110可以包括红色光纤组110-1、绿色光纤组110-2、蓝色光纤组110-3。红色光纤组110-1用于接收红色激光偏振光并且传输红色激光偏振光。绿色光纤组110-2用于接收绿色激光偏振光并且传输绿色激光偏振光。蓝色光纤组110-3用于接收蓝色激光偏振光并且传输蓝色激光偏振光。

所述多个第一光学单元120包括用于红色偏振光的第一光学单元120-1、用于绿色偏振光的第一光学单元120-2、用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3。用于红色偏振光的第一光学单元120-1接收并透过红色偏振光，用于绿色偏振光的第一光学单元120-2接收并透过绿色偏振光，用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3接收并透过蓝色偏振光。

所述光学调制模组包括多个微调制单元130，例如，红色微调制单元130-1、绿色微调制单元130-2、蓝色微调制单元130-3。红色微调制单元130-1从用于红色偏振光的第一光学单元120-1接收红色偏振光，并且产生调制后的红色偏振光。绿色微调制单元130-2从用于绿色偏振光的第二光学单元120-2接收绿色偏振光，并且产生调制后的绿色偏振光。蓝色微调制单元130-3从用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3接收蓝色偏振光，并且产生调制后的蓝色偏振光。

优选地，红色微调制单元130-1、绿色微调制单元130-2、蓝色微调制单元130-3具有相同的结构。所述微调制单元可以例如为液晶单元或者数字微机械显示单元。

此外，所述光学调制模组还包括：多个第二光学单元140。

所述多个第二光学单元140包括用于红色偏振光的第二光学单元140-1、用于绿色偏振光的第二光学单元140-2、用于蓝色偏振光的第二光学单元140-3。用于红色偏振光的第二光学单元140-1接收由红色微调制单元130-1调制过的红色偏振光，并且透过具有预定偏振方向的红色偏振光。用于绿色偏振光的第二光学单元140-2接收由绿色微调制单元130-2调制过的绿色偏振光，并且透过具有预定偏振方向的绿色偏振光。用于蓝色偏振光的第二光学单元140-3接收由蓝色微调制单元130-3调制过的蓝色偏振光，并且透过具有预定偏振方向的蓝色偏振光。

优选地，用于红色偏振光的第二光学单元140-1为红色偏光单元，例如，红色偏振片。用于绿色偏振光的第二光学单元140-2为绿色偏光单元，例如，绿色偏振片。用于蓝色偏振光的第二光学单元140-3为蓝色偏光单元，例如，蓝色偏振片。

此外，所述显示设备还可以包括：发光单元150(图中未示出)。

所述发光单元150包括用于发射红色激光的红色激光器150-1、用于发射绿色激光的绿色激光器150-2、用于发射蓝色激光的蓝色激光器150-3。

替代地，所述发光单元可以位于所述显示设备的外部。

红色光纤组110-1将红色激光器150-1与用于红色偏振光的第一光学单元120-1连接，并且将红色激光器150-1发射的红色激光传输至用于红色偏振光的第一光学单元120-1。绿色光纤组110-2将绿色激光器150-2与用于绿色偏振光的第一光学单元120-2连接，并且将绿色激光器150-2发射的绿色激光传输至用于绿色偏振光的第一光学单元120-2。蓝色光纤组110-3将蓝色激光器150-3与用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3连接，并且将蓝色激光器150-3发射的蓝色激光传输至用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3。

优选地，所述用于红色偏振光的第一光学单元120-1包括用于红色偏振光的光学通道。所述用于绿色偏振光的第一光学单元120-2包括用于绿色偏振光的光学通道。所述用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3包括用于蓝色偏振光的光学通道。

优选地，所述光学通道为光子晶体通道或者特殊光纤。

接下来，参考图4来说明根据本发明实施例的光传输方法200，所述光传输方法200用于一显示设备中。

首先，根据本发明实施例的光传输方法200在步骤S201开始。

接下来，在步骤S210，利用光纤接收并传输第一颜色的偏振光。例如，利用红色光纤组110-1接收并传输红色偏振光，利用绿色光纤组110-2接收并传输绿色偏振光，利用蓝色光纤组110-3接收并传输蓝色偏振光。

在步骤S220，利用第一光学单元，接收所述光纤传输的第一颜色的偏振光，并且透过所接收的第一颜色的偏振光。例如，利用用于红色偏振光的第一光学单元120-1接收并透过红色偏振光，用于绿色偏振光的第一光学单元120-2接收并透过绿色偏振光，用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3接收并透过蓝色偏振光。

然后，在步骤S230，利用光学调制单元，接收透过所述第一光学单元的第一颜色的偏振光，并且产生调制后的偏振光。作为示例，红色微调制单元130-1从用于红色偏振光的第一光学单元120-1接收红色偏振光，并且产生调制后的红色偏振光；绿色微调制单元130-2从用于绿色偏振光的第二光学单元120-2接收绿色偏振光，并且产生调制后的绿色偏振光；蓝色微调制单元130-3从用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3接收蓝色偏振光，并且产生调制后的蓝色偏振光。

最后，根据本发明实施例的光传输方法在步骤S299结束。

优选地，所述光传输方法在步骤S210之前还包括：从激光器产生所述第一颜色的偏振光。在此情况下，例如，红色光纤组110-1从红色激光器150-1接收红色激光，并将其耦合至用于红色偏振光的第一光学单元120-1；绿色光纤组110-2从绿色激光器150-2接收绿色激光，并将其耦合至用于绿色偏振光的第一光学单元120-2；蓝色光纤组110-3从蓝色激光器150-3接收蓝色激光，并将其耦合至用于蓝色偏振光的第一光学单元120-3。

优选地，所述光传输方法在步骤S230之后还包括：利用第二光学单元，接收所述光学调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。例如，用于红色偏振光的第二光学单元140-1接收由红色微调制单元130-1调制过的红色偏振光，并且透过具有预定偏振方向的红色偏振光；用于绿色偏振光的第二光学单元140-2接收由绿色微调制单元130-2调制过的绿色偏振光，并且透过具有预定偏振方向的绿色偏振光；用于蓝色偏振光的第二光学单元140-3接收由蓝色微调制单元130-3调制过的蓝色偏振光，并且透过具有预定偏振方向的蓝色偏振光。

利用根据本发明实施例的显示设备及其光传输方法，利用单色激光偏振光作为显示设备的背光，使得单色背光成为可能，由此省略了传统显示设备中的导光板、用于将非偏振光转换为偏振光的偏振片、以及滤色片，从而简化了显示设备的结构，并且提高了光利用效率。此外，由于利用激光作为背光，也改善了显示设备的色域，提高了显示设备的色彩显示效果。

应当理解，给出这里的描述，相关领域的普通技术人员将能够想到本发明的这些和类似的实现或配置。

尽管在这里参照附图描述了本发明的一些实施例，但是应当理解，所述实施例仅是示例性的，而非限制性的。本领域技术人员应当理解，在不背离权利要求及其等价物中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出各种形式和细节上的变化。

Claims (11)

1.一种显示设备，包括：

多组光纤，分别对应于多个不同的颜色，每组光纤用于接收对应颜色的偏振光并且传输对应颜色的偏振光；

多个第一光学单元，分别对应于所述多个不同的颜色，每个第一光学单元用于接收并透过对应颜色的偏振光，并且所述多个第一光学单元包括光子晶体阵列；

光学调制模组，包括：

多个微调制单元，分别对应于所述多个不同的颜色，其中，每个微调制单元从所述光子晶体阵列中与其对应的光子晶体接收其对应颜色的偏振光并且产生调制后的偏振光。

2.如权利要求1所述的显示设备，还包括：发光单元，用于发射所述多个不同颜色的偏振光，其中，

所述每组光纤用于连接发射对应颜色的偏振光的对应发光单元以及用于接收并透过对应颜色的偏振光的对应第一光学单元，并且将从所述对应发光单元接收的对应颜色的偏振光传输到对应第一光学单元。

3.如权利要求1所述的显示设备，所述光学调制模组还包括：

多个第二光学单元，分别对应于所述多个微调制单元，其中，每个第二光学单元接收由其对应微调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

4.如权利要求2所述的显示设备，其中，所述发光单元包括：

多个激光器，分别对应于所述多个不同的颜色，每个激光器用于产生对应颜色的激光，

其中，经由对应组光纤将对应颜色的激光耦合到对应的第一光学单元。

5.如权利要求3所述的显示设备，其中，每个第二光学单元包括：

偏光单元，用于接收由其对应微调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

6.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述微调制单元为液晶单元或者数字微机械快门显示单元。

7.一种光传输方法，用于一显示设备中，所述方法包括：

利用光纤接收并传输第一颜色的偏振光；

利用第一光学单元，接收所述光纤传输的第一颜色的偏振光，并且透过所接收的第一颜色的偏振光，其中，所述第一光学单元包括光子晶体阵列中与所述第一颜色的偏振光相关联的光子晶体；以及

利用光学调制单元，接收透过所述第一光学单元的第一颜色的偏振光，并且产生调制后的偏振光。

8.如权利要求7所述的光传输方法，还包括：

从激光器产生所述第一颜色的偏振光，其中，

所述光纤从激光器接收所述第一颜色的偏振光，并将其耦合至所述第一光学单元。

9.如权利要求7所述的光传输方法，还包括：

利用第二光学单元，接收所述光学调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

10.如权利要求9所述的光传输方法，其中，所述第二光学单元包括偏光单元，用于接收由所述光学调制单元产生的调制后的偏振光并且透过具有预定偏振方向的偏振光。

11.如权利要求7所述的光传输方法，其中，所述微调制单元为液晶单元或者数字微机械显示单元。