CN104345470A - 消散斑的激光显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种消散斑的激光显示系统，包括激光光源模块、导光板模块、显示面板模块和电路信号驱动模块，由激光光源模块出射的激光光束进入导光板模块，在导光板模块内部经过多次的反射、散射及扩散后，激光光束本身具有的良好方向性和相干性遭到了破坏，使得最终输出到显示面板模块上的光束不具备相干性，加载电路信号驱动模块后，无法在显示面板模块上形成相干性的图像，从而实现彻底消除激光散斑效应。本发明可广泛应用于各种液晶显示系统中，相比于现有的显示系统，能显著地改善了画面质量，提高画面的亮度、均匀度以及色彩饱和度，提升画面的观赏舒适度。

Description

消散斑的激光显示系统

技术领域

本发明涉及激光显示技术领域，尤其涉及一种消散斑的激光显示系统。

背景技术

激光作为第四代显示技术领域的主要光源，由于具有高亮度、单色性好及方向性好等优点，正在逐渐发展壮大起来。使用激光作为光源，能充分利用其波长的可选择性和高光谱亮度的特点，使显示图像具有更大的色彩表现空间，更高的电光转换效率，更高的色饱和度和色纯度，彻底突破现有显示技术所反映的人眼所见颜色范围先天不足的缺陷，具有更宽、更完美的色彩还原能力。在平板显示、公共信息大屏幕、激光电视、电脑、数码影院等领域，激光显示技术具有非常大的发展空间和广阔的市场应用前景。

然而，在使用激光作为光源应用于显示系统的情况下，由于其本身具有的相干性会导致呈现的图像产生激光散斑效应。激光散斑是指当人眼观看屏幕上的图像时，会感觉屏幕上密密麻麻地遍布着很多细小的闪光点，看久了甚至会使人产生眩晕感。这是一种在屏幕上随机产生颗粒状亮斑的现象，虽然是由激光本身特有的干涉性质所导致的，但是这种激光散斑现象会明显地降低图像的显示质量，影响人眼观赏图像的舒适感，因此如何减弱甚至消除激光散斑效应是一项十分重要的任务。在激光显示技术中，消散斑技术一直以来都作为一项世界级的难题成为各国技术人员研究的热点。

在激光显示技术长期的发展过程中，全世界各地的科研技术工作者们曾经提出过多种抑制激光散斑效应的方法，如：利用不同波长的光源，单光纤或光纤束照明等方式来降低激光的相干性，抑制散斑；利用脉冲激光的叠加、移动散射物体、移动孔径光阑、超声波、振动屏幕等方法来减弱散斑。这些方法都是通过在近场条件下，降低或抑制激光的时间或空间相干性来抑制散斑。可是提出来的这些方法往往需要在激光显示系统设备中额外增加消散斑器件，同时构造相对复杂，体积较大、成本较高，而且只是在一定程度上抑制或减弱激光散斑效应，不能从根本上彻底地消除激光散斑效应。

发明内容

针对以上的问题，本发明的目的在于提供一种能完全消除激光散斑效应的激光显示系统。

本发明是目的是通过如下技术方案实现的：

一种消散斑的激光显示系统，包括激光光源模块、导光板模块、显示面板模块和电路信号驱动模块，由激光光源模块出射的激光光束进入导光板模块，在导光板模块内部经过多次的反射、散射及扩散后，激光光束本身具有的良好方向性和相干性遭到了破坏，使得最终输出到显示面板模块上的光束不具备相干性，加载电路信号驱动模块后，无法在显示面板模块上形成相干性的图像，从而实现彻底消除激光散斑效应。

所述导光板模块内部填充有纳米级光散射材料颗粒，激光光束从进入导光板模块开始，就不停的撞击所述纳米级光散射材料颗粒，使激光光束粒子的方向发生偏转，偏转后再撞击纳米级光散射材料颗粒，再偏转方向，经过在导光板模块内来回足够多次的散射后，使得最终从导光板模块输出面输出的激光光束的方向性和相干性遭到了破坏。

相比于现有技术，本发明并不仅仅是简单的减弱或抑制激光散斑效应，而是从根本上彻底地消除激光散斑效应，得到色纯度更高、色饱和度更高、亮度更高和均匀度更高的画质图像，可广泛应用于各种液晶显示系统中，如液晶电视、电脑显示器、车载导航仪、平板电脑、手机、游戏机等。

附图说明

图1是本发明消散斑的激光显示系统的结构原理图。

图2是本发明消散斑的激光显示系统中激光光源模块和导光板模块的正面结构示意图。

图3是本发明消散斑的激光显示系统中激光光源模块和导光板模块的侧面结构示意图。

图4是本发明消散斑的激光显示系统中激光光束粒子与导光板模块中纳米级光散射材料颗粒碰撞发生作用的原理示意图。

图5是本发明消散斑的激光显示系统中激光引擎的结构示意图。

图6是本发明消散斑的激光显示系统中激光引擎的另一种方案的结构示意图。

图7是本发明消散斑的激光显示系统中激光引擎的又一种方案的结构示意图。

图8是本发明消散斑的激光显示系统中导光板模块另一种方案的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本发明消散斑的激光显示系统包括激光光源模块1、导光板模块2、一个显示面板模块3和一个电路信号驱动模块4。在本实施例中，以八个激光引擎构成一个激光光源模块为例，由激光光源模块1出射的激光光束进入导光板模块2，在导光板模块2内部经过足够多次的反射、散射及扩散后，激光本身特有的良好方向性和相干性遭到了破坏，使得最终输出到显示面板模块3上的激光光束不具备相干性，加载电路信号驱动模块4后，无法在显示面板模块3上形成相干性的图像，从而实现彻底消除激光散斑效应。

图2所示是本发明消散斑的激光显示系统中激光光源模块和导光板模块的正面结构示意图。导光板模块2为长方体型，厚度为5mm，包括一个传导区域14和一个有效发光区域15，传导区域14是指从激光入射进导光板模块2处至激光光束完全扩散部分，该区域所有的光束扩散后直接进入有效发光区域15；有效发光区域15是指最终由导光板模块2输出面输出激光光束部分，也是液晶面板覆盖部分。

导光板模块2的传导区域14的形状需配合激光引擎的使用数量设计，本实施例中由于使用了八个激光引擎，导光板模块2的传导区域14特意制作成了如图2所示的入光形状，并在入口端用激光切割技术各切割了一条缝隙17。同时传导区域边缘两边的直角边做成了约90°的圆弧倒角18形状。

缝隙17应切割尽量平整，且长度应控制为100mm-150mm，在传导区域14中特意切割这条缝隙17的目的是：激光由于其方向性很好，入射激光光束的发散角度很小，利用该导光板内的某种特殊的纳米级光散射材料颗粒需要一段约100mm-150mm的传播距离才能将激光光束的发散角度扩散到足够大，以使激光光源从原本发散角很小的点光源形成发散角足够大的线光源。传导区域14中切割圆弧倒角18的作用是：激光光束入射到此处时，反射的激光光束能覆盖有效发光区域15更大的范围，并有效防止光束沿原路返回而溢出导光板模块，从而使有效发光区域内的激光光束叠加更充分，使导光板模块输出面的光束更亮、更均匀。

图3是本发明消散斑的激光显示系统中激光光源模块和导光板模块的侧面结构示意图，本发明中的导光板模块2的加工制作是与传统使用的导光板的制作工艺不一样的。本发明导光板模块2不需要对其表面进行点线加工处理，印上微型透镜或是反光点，而是采用国际领先的无点阵导光技术，在亚克力板材浇铸过程中添加某种特殊的纳米级光散射材料颗粒16制作而成，利用纳米级光散射材料颗粒16在导光板内体积和密度的分布可将点线光源高效、均匀地转化为面光源。

图4是导光板模块2内激光光束粒子20与纳米级光散射材料颗粒16作用的原理图。激光光源模块1出射的激光光束进入到导光板模块2中，经过导光板模块2内某种特殊的纳米级光散射材料颗粒的足够多次碰撞散射、反射后由导光板模块2的输出面输出，经过一系列膜(包括扩散膜、棱镜增亮膜、D-BEF膜)的特殊处理后，形成高亮度、高均匀度的光束照射在显示面板模块3上，再利用电路信号驱动模块4点亮显示面板模块3，并同时加载图像信号，最终在显示面板模块3上呈现所需的画面图像。

如图5至图7所示，在本实施例中，激光光源模块1由八个激光引擎组成。图6所示是一个激光引擎的结构示意图，每个激光引擎包括一个红色激光器5、一个绿色激光器6、一个蓝色激光器7、一个红光准直镜8、一个绿光准直镜9、一个蓝光准直镜10、一个反红透绿蓝分束镜11、一个反蓝透红绿分束镜12以及一个整形透镜13。这两个分束镜能将将朝不同方向出射的三基色激光汇合成朝同一方向出射，整形透镜13将已经汇合后的红绿蓝三色激光的光斑整形成一致大小。激光引擎的结构设计不限于此种形状，还可以按图7和图8所示以及任何相似于该种结构的形状进行设计。

图8所示为本发明消散斑的激光显示系统中导光板模块另一种方案的结构示意图。可以将本发明消散斑的激光显示系统中导光板模块设计成如图8所示的导光板模块2a。

本发明的导光板模块的非出光面均贴有高反射率的反射膜，使光束足够多次反射，以提高光能利用率。导光板模块除输入面和输出面外，都贴有高反射率的反射膜，以防止激光光束的溢出。输入面位于导光板的传导区域，输出面位于导光板的有效发光区域。

在本发明中，激光光源模块1由八个激光引擎组成，然而，激光引擎的数量可以根据所需要实现的亮度来确定引擎的使用个数和制作导光板模块，导光板模块的结构形状也不仅限于本发明中提到的两种。

另外，本发明的消散斑的激光显示系统中的显示面板模块3可将彩色滤波膜去除，利用电路信号驱动模块4使激光光源模块1中的红绿蓝三基色激光信号分离开来，按顺序依次发光，并采用场序制输出来控制显示面板模块3各个象元，利用人眼的视觉暂留特性，进行时间混色从而实现激光背光源的全色显示。采取此种显示面板及场序制驱动控制，可大幅度提高画质图像显示的分辨率以及光能量的利用率。

虽然参照本发明的优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述。但，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种消散斑的激光显示系统，其特征在于：包括激光光源模块、导光板模块、显示面板模块和电路信号驱动模块，由激光光源模块出射的激光光束进入导光板模块，在导光板模块内部经过多次的反射、散射及扩散后，激光光束本身具有的良好方向性和相干性遭到了破坏，使得最终输出到显示面板模块上的光束不具备相干性，加载电路信号驱动模块后，无法在显示面板模块上形成相干性的图像，从而实现彻底消除激光散斑效应。

2.根据权利要求i所述的激光显示系统，其特征在于：所述导光板模块内部填充有纳米级光散射材料颗粒，激光光束从进入导光板模块开始，就不停的撞击所述纳米级光散射材料颗粒，使激光光束粒子的方向发生偏转，偏转后再撞击纳米级光散射材料颗粒，再偏转方向，经过在导光板模块内来回足够多次的散射后，使得最终从导光板模块输出面输出的激光光束的方向性和相干性遭到了破坏。

3.根据权利要求1所述的激光显示系统，其特征在于：所述激光光源模块包括多个激光引擎。

4.根据权利要求3所述的激光显示系统，其特征在于：所述导光板模块包括传导区域和有效发光区域，每个激光引擎中出射的激光光束分别通过导光板模块的传导区域上各自相应的入口进入导光板模块内，经过导光板模块的散射和传导后破坏了激光本身的方向性和相干性，形成了均匀的激光背光光源，由导光板模块的有效发光区域输出。

5.根据权利要求4所述的激光显示系统，其特征在于：所述导光板模块的传导区域在激光引擎的入口处各切割了一条缝隙。

6.根据权利要求5所述的激光显示系统，其特征在于：所述缝隙的长度为100mm-150mm。

7.根据权利要求4所述的激光显示系统，其特征在于：所述导光板模块的传导区域在两直角边处各切割了一段90°的圆弧倒角。

8.根据权利要求1所述的激光显示系统，其特征在于：所述导光板模块的非出光面均贴有高反射膜。