一种无激光散斑的激光液晶显示器的制作方法

本实用新型涉及一种无激光散斑的激光液晶显示器，属于激光显示技术领域。

背景技术：

激光显示技术，是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。从色度学角度来看，激光显示的色域覆盖率可以达到人眼所能识别色彩空间的90％以上，是传统显示色域覆盖率的两倍以上，彻底突破前三代显示技术色域空间的不足，实现人类有史以来最完美色彩还原，使人们通过显示终端看到最真实、最绚丽的世界。

但是，激光在物体表面发生反射或透射时，人眼会在物体表面光场中观察到一种无规则分布的、数量众多的耀眼斑点，这种耀眼斑点称为激光散斑(Laser Speckles)。激光散斑严重影响显示器的画面质量及人的观影感受，因此如何消除显示器屏幕上的激光散斑也是近些年激光显示领域中最重要的技术难题之一，极大的限制了激光显示的应用。

激光显示的画面散斑(Laser Speckles)来自于同一激光谐振腔中的两束以上满足相干条件的激光，如图1所示，

这两束光在相遇区域：

①振动方向相同；

②振动频率相同；

③相位相同或相位差保持恒定；

两束相位相同激光相遇在显示器的各个光学界面上时就会产生空间相干现象出现画面激光散斑。在液晶显示器中，激光画面散斑来源于导光板、匀化膜、增亮膜、液晶屏等通光或反光界面。

目前，为了解决激光散斑问题，人们开发出了几种散斑消除器件，但是效果甚微。效果比较好的激光散斑消除方法为使用振动或转动器件的方式使激光相位发生变化从而消除显示器屏幕的散斑，如振动投影屏幕或在投影机内部光路中加入振动、转动器件。

但是这些方法只能适用于体积较大的激光投影显示设备，而对平板液晶显示器而言绝对不适用。

为了使平板液晶显示器能够达到大色域显示效果，许多公司开展了激光激发荧光粉技术，可有效的降低激光散斑，目前也有产品上市。

但是，该技术依然存在如下问题：

1、显示器寿命短因为荧光粉易被激光产生的高温破坏。为了延长平板液晶显示器的寿命，必须降低激发荧光粉的激光强度，如此一来就进一步造成了平板液晶显示亮度不够。

2、激光激发荧光粉所产生的荧光与激发激光混合成为白光，这种白光的色域覆盖率低，达不到真正意义上的大色域显示要求。

为了解决振动激光散斑消除器件和激光荧光粉方案所带来的问题，有人提出了一些无需振动的方法，其中比较有效的就是使用带有散射体的薄膜对激光进行散射，或将散射体掺杂在透明液体或固体中对激光进行散射以期消除激光画面散斑。

但是散射体消除激光画面散斑这种方法中存在如下问题：

1、散射薄膜或散射体在液晶显示器中的画面散斑消除效果不完全，严重影响观看感受，达不到显示器商品化的需求。

2、液体散射器件存在体积大、漏液、散射液体长期光照变质及画面散斑消除不完全等问题，同样无法实现激光液晶显示器的商品化。

3、画面散斑消除不完全会导致眼睛受损。

技术实现要素：

有鉴于此，为了解决液晶显示设备使用激光作为照明光源而产生的画面激光散斑噪声，解决现有散斑消除器件体积大、价格昂贵、寿命短、功耗高、画面散斑消除不完全等问题，本实用新型提供一种结构简单、不改变现有液晶显示器基本结构、无振动、无能耗、激光利用率高、无画面散斑的激光液晶显示器，可有效消除激光液晶显示器的屏幕激光散斑。

实现本实用新型的技术方案如下：

一种无画面激光散斑的激光液晶显示器，主要由一个以上的散射面、一种以上半导体激光器及液晶图像调制解调器组成，半导体激光器发出激光经过一个以上的散射面后，照射到液晶图像调制解调器上形成图像；其特征在于，

激光经过的每个散射面与液晶图像调制解调器之间的最小光程为L，L大于△C；

△C＝λ²/Δλ (1)

其中，△C为半导体激光器发射的激光的空间相干长度，λ为半导体激光器发射的激光中心波长，Δλ为半导体激光器发射的激光的光谱半峰宽度。

本实用新型当一个以上散射面与液晶图像调制解调器之间的最小光程大于△C时，则半导体激光器射出的激光照射到一个以上散射面时所形成的空间散斑将出现在散射面与液晶图像调制解调器之间的空间中，或出现在第一个散射面与最后一个散射面之间的空间中，而不会在液晶图像调制解调器上呈现出来，进而消除液晶显示器的画面散斑。

进一步的，当液晶显示器中存在两种以上波长的半导体激光器，所述λ为两种以上波长中最大波长λ_max的中心波长，所述Δλ为两种以上波长中最小波长λ_min的光谱半峰宽度。

进一步的，本实用新型所述的散射面包括透光散射面和不透光的漫反射面。

有益效果

本实用新型所公开的无画面散斑的激光液晶显示器，通过调整散射面与液晶图像调制解调器之间的最小光程L，使激光散斑在散射面或漫反射面与液晶图像调制解调器之间的空间形成空间散斑后再照射到液晶图像调制解调器上，在不改变现有光路结构的情况下同时实现画面散斑消除、光场匀场、光束扩束的效果，将本实用新型应用于激光液晶显示器中可有效降低激光显示器的制造成本，延长激光显示器的寿命。

附图说明

图1为两束激光相干示意图；

图2为实施例3无激光散斑的激光液晶显示器的示意图；

其中，增亮膜11，液晶图像调制解调器12，散射匀光膜13，液晶背光导光板14；

图3为实施例4无激光散斑的激光液晶显示器的示意图；

其中，毛玻璃散射体21，液晶图像调制解调器22，增亮膜与匀光膜23，激光背光导光板24，半导体激光25，光学镜片26，激光反光罩27。

图4为实施例5无激光散斑的激光液晶显示器的示意图；

其中，液晶图像调制解调器41，增亮膜42，匀光膜43，内嵌漫反射体的导光板44，漫反体45，背光漫反射膜46，光学镜片47，半导体激光器48；

图5为实施例6无激光散斑的激光液晶显示器的示意图；

图6为实施例6无激光散斑的激光液晶显示器的示意图；

其中，液晶图像调制解调器51，增亮膜52，匀光膜53，导光板54，漫反体55，散射膜56，漫反射膜57，半导体激光器58。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

实施例1：

本实用新型提供一种无画面激光散斑的激光液晶显示器，由一个以上的散射面、一种以上半导体激光器、液晶图像调制解调器及其他液晶显示器必要组成器件构成；针对所述其他液晶显示器必要组成器件，由于其的功能和作用为现有技术，因此在该实施例中不做详细说明。

半导体激光器发出激光通过一个以上的散射面，再照射到液晶图像调制解调器(Liquid Crystal Display)上形成图像。其中

每个散射面与液晶图像调制解调器之间的最小光程为L，L的数值大于△C；

△C＝λ²/Δλ (1)

其中，△C为半导体激光器发射的激光的空间相干长度，λ为半导体激光器发射的激光中心波长，Δλ为半导体激光器发射的激光的光谱宽度，也就是激光I-λ图中光强下降到最大值的一半时对应的半峰宽度。

例如：半导体激光器的发射中心波长为520nm，半峰宽度为2nm时，

△C＝(520nm×520nm)/2nm＝135200nm＝0.0001352m＝0.01352mm

本实用新型每个散射面与液晶图像调制解调器之间的最小光程大于△C，则半导体激光器射出的激光照射到一个以上散射面时所形成的空间散斑将出现在散射面与液晶图像调制解调器之间的空间中，或第一个散射面与最后一个散射面(以激光管路方向来定义多个散射面，其中最先通过的散射面定义为第一个散射面，最后通过的散射面定义为最后一个散射面)之间的空间中而不会在液晶图像调制解调器上呈现出来，进而消除液晶显示器的画面散斑。

实施例2：

本实用新型提供一种无画面激光散斑的激光液晶显示器，由一个以上的散射面、两种以上半导体激光器、液晶图像调制解调器及其他液晶显示器必要组成器件构成；针对所述其他液晶显示器必要组成器件，由于其的功能和作用为现有技术，因此在该实施例中不做详细说明。

半导体激光器发出激光通过一个以上的散射面，再照射到液晶图像调制解调器上形成图像。其中每个散射面与液晶图像调制解调器之间的最小光程为L，L的数值大于△C；

△C＝λ²/Δλ (1)

其中，所述λ为两种以上波长中最大波长λ_max的中心波长，所述Δλ为两种以上波长中最小波长λ_min的光谱宽度。

例如，半导体激光器的发射中心波长为520nm、638nm、445nm，半峰宽度为2.1nm、1.8nm、2.5nm，则

△C＝(638nm×638nm)/1.8nm＝226135.5nm＝0.000226m＝0.226135mm

即L需大于0.226135mm

实施例3：

如图2所示，本实施例一种无激光散斑的激光液晶显示器，主要由增亮膜11、液晶图像调制解调器12、散射匀光膜13、液晶背光导光板14及半导体激光器组成液晶显示器背照明基本光学结构，其中增亮膜11、散射匀光膜13和液晶背光导光板14为该液晶显示器中的散射面，且L、L1、L2为液晶显示器背照明基本光学结构中各个光学元件的距离；其中L＝0.5mm，L1＝0.5mm，L2＝0.5mm。

实施例4：

如图3所示，本实施例一种无激光散斑的激光液晶显示，主要由毛玻璃散射体21、液晶图像调制解调器22、增亮膜与匀光膜23、激光背光导光板24、半导体激光25、光学镜片26及激光反光罩27，其中毛玻璃散射体21、增亮膜与匀光膜23及激光背光导光板24为该液晶显示器中的散射面；L1＝4mm为毛玻璃散射体21到液晶图像调制解调器22的距离，L2＝0.4mm为激光背光导光板24到增亮膜与匀光膜23的距离，L3＝0.4mm为增亮膜与匀光膜23到液晶图像调制解调器22的距离。

本实用新型实施例1-4中散射面的形状可为片状、棒状、板状、球形、立方体、束状、颗粒状、槽状、碗状、团状物体；本实用新型实施例1-4散射面包括透光散射面和/或不透光的漫反射面，其中透光散射面由一种以上的透光材料构成，不透光的漫反射面由一种以上的非透光高反射材料构成，所述非透光高反射材料包括氧化钛、氧化镁、氧化钡及氧化铝；本实用新型实施例1-4半导体激光器所发出的光由光纤引入液晶显示器背光源系统，还可直接照射入液晶显示器背光源系统。

本实用新型实施例1-4所公开的激光显示光源，与现有激光显示散斑消除器件相比具有体积小、重量轻、获取方便、安装方便、结构简单、无振动、无噪声、无磨损；将其应应用于激光显示器中，可有效降低激光显示器的制造成本，缩小激光显示器的体积，延长激光显示器的寿命，且能够达到画面激光散斑噪声消除完全，有利于激光显示的产业化发展。

实施例5：

如图4所示，本实施例一种无激光散斑的激光液晶显示，主要由液晶图像调制解调器41、增亮膜42、匀光膜43、内嵌漫反射体的导光板44、漫反体45、背光漫反射膜46、光学镜片47及半导体激光器48组成，L为增亮膜42与液晶图像调制解调器41的最小光程，本实施例中L＝03mm，L2为增亮膜42与匀光膜43的最小光程，本实施例中L2＝0.3mm。其他散射面之间的最小光程按比例推导。

由半导体激光器48发出的激光经过光学镜片47的整形通过背光漫反射膜46使光斑全部照射到漫反体45上进行第一次激光扩束，激光在漫反体45上形成第一可见激光散斑。

漫反体45内嵌在内嵌漫反射体的导光板44中，将激光向背光漫反射膜46进行漫反射。背光漫反射膜46将扩束后的激光向液晶图像调制解调器41进行二次扩束漫反射，此时散斑出现在背光漫反射膜46的表面且激光散斑得到进一步弱化。激光束经过两次扩束及空间相干，激光在经过匀光膜43时散斑的强度已变的非常微弱且散斑的可分辨大小已接近人眼分辨极限。

被弱化的激光散斑出现在匀光膜43表面、匀光膜43与增亮膜42、匀光膜43与内嵌漫反射体的导光板44之间的空间中。

经过匀光膜43的激光照射到增亮膜42上，经过三次散射扩束，散斑的强度已变的非常微弱且散斑的可分辨大小已超过人眼分辨极限，人眼在远距离(大于1米)观察已无法识别增亮膜2的激光散斑。

经过增亮膜42的激光照射到液晶图像调制解调器41上，人眼已无法分辨激光散斑。

实施例5：

如图5-6所示，本实施例一种无激光散斑的激光液晶显示，主要由液晶图像调制解调器51、增亮膜52、匀光膜53、导光板54、漫反体55、散射膜56、漫反射膜57及半导体激光器58组成。

由半导体激光器58发出的激光经过漫反射膜57的小孔照射到散射膜56上进行第一次激光扩束，激光在散射膜56的表面、散射膜56与漫反射膜57之间的空间及散射膜56与漫反体55之间的空间中产生第一可见激光散斑。

漫反体55包裹导光板54中的三个边及一个面，将经过一次扩束的激光向匀光膜53、导光板54反射进行二次扩束漫反射，此时散斑出现在背光漫反体55的表面及导光板54的内部且激光散斑得到进一步弱化。激光束经过两次扩束及空间相干，激光在经过匀光膜53时散斑的强度已变的非常微弱且散斑的可分辨大小已接近人眼分辨极限。

被弱化的激光散斑出现在匀光膜53表面、匀光膜53与增亮膜52、匀光膜53与内嵌漫反射体的导光板54之间的空间中。

经过匀光膜53的激光照射到增亮膜52上，经过三次散射扩束，散斑的强度已变的非常微弱且散斑的可分辨大小已超过人眼分辨极限，人眼在远距离(大于1米)观察已无法识别增亮膜2的激光散斑。

经过增亮膜2的激光照射到液晶图像调制解调器1上，人眼已无法分辨激光散斑。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。