專利名稱：利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與顯示系統(tǒng)有關(guān)，特別是使用在液晶中用全息圖形成圖樣板來選擇性地調(diào)整彩色圖像和光量的平板顯示裝置，實(shí)現(xiàn)的薄形大畫面平板顯示裝置的一項(xiàng)發(fā)明。
背景技術(shù)：
最近，代替畫面大小受限制的系統(tǒng)大小大的以前的顯像管顯示，厚度薄的實(shí)現(xiàn)大屏幕的平板顯示裝置倍受人們矚目。在這種顯示裝置中有液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示器(PDP)、投影(projection)顯示系統(tǒng)等，而現(xiàn)在作為大畫面使用投影的顯示方式已形成主流。并且，人們對(duì)大屏幕顯示少占空間且能掛墻壁上的壁掛式顯示系統(tǒng)的需求正在不斷增加。
一般液晶顯示(LCD)投影系統(tǒng)，從光源射出的光投射到液晶顯示(LCD)面板上，液晶顯示(LCD)面板上的圖像利用投射光學(xué)系統(tǒng)聚焦到屏幕，并且將聚焦在屏幕上的像提供給視聽者欣賞。如果把聚焦在液晶顯示(LCD)面板的圖像直接投射到屏幕背部(rear screen)形成背投電視TV系統(tǒng)，則因需要確保屏幕和投射光學(xué)系統(tǒng)之間的投射距離，所以在屏幕后部需要許多空間，從而存在背投電視TV系統(tǒng)大小變大的問題。
圖1為傳統(tǒng)液晶顯示(LCD)背投電視TV系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。由圖可見，從光源11射出的光照射到液晶顯示(LCD)面板12上。入射到液晶顯示(LCD)面板12的光，根據(jù)液晶顯示(LCD)面板12的圖像信號(hào)來顯示圖像，根據(jù)投射光學(xué)系統(tǒng)13聚焦在屏幕背部15可供欣賞屏幕畫像。
即，被投射光學(xué)系統(tǒng)13投射的圖像，經(jīng)鏡子14進(jìn)行反射，被反射的光其路徑轉(zhuǎn)折到屏幕背面15方向折射聚焦在屏幕背部15。
如果，利用鏡子14對(duì)光的傳播路徑不進(jìn)行折射而直接從屏幕背部15投射，則變?yōu)槿缤瑘D1點(diǎn)劃線所示結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)厚度變得很厚；因此利用鏡子14將光的路徑變換為折射，可使顯示系統(tǒng)減少厚度。
但是，在傳統(tǒng)技術(shù)投影系統(tǒng)中，為更進(jìn)一步減少顯示系統(tǒng)厚度，加大鏡子傾斜角度將轉(zhuǎn)折光的傳播路徑來構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)，如同圖2a所示。那么，投射光學(xué)系統(tǒng)部分其位置在顯示系統(tǒng)前部，從而不能構(gòu)成背面投射系統(tǒng)。因此，在傳統(tǒng)技術(shù)中投射光學(xué)系統(tǒng)投射角度和鏡子的配置角度受到限制，從而對(duì)減少顯示系統(tǒng)厚度有一定限度。
并且，如同圖2b所示，如果加大鏡子角度并使投射光學(xué)系統(tǒng)部分配置成投射傾斜，則雖然與圖2a不同的光學(xué)系統(tǒng)可以配置在系統(tǒng)內(nèi)部，從而能減少顯示系統(tǒng)厚度，但是從投射光學(xué)系統(tǒng)到屏幕背部的距離，因其各位置不同，聚焦在屏幕背部每個(gè)位置其倍率不同，所以產(chǎn)生梯形(keystone)失真并聚焦歪曲的圖像。并且因投射方向?yàn)槠聊坏纳蟼?cè)，所以存在隨屏幕高度的不同，其亮度也不同的問題。
在圖2a、圖2b中，21表示光源；22表示液晶顯示LCD板；23表示投射光學(xué)系統(tǒng)；24表示鏡子；25表示屏幕背部。
如上所述，傳統(tǒng)技術(shù)投影電視TV系統(tǒng)，為了使圖像在屏幕背部沒有歪曲地投射，得調(diào)節(jié)光波通道，因此投射光學(xué)系統(tǒng)角度及排列和鏡子的配置角度等產(chǎn)生限制，同時(shí)根據(jù)這些限制很難減少系統(tǒng)的厚度，因此不僅存在系統(tǒng)從整體上變大而且厚度也變厚的問題，而且存在占有許多空間的問題。因此，很難實(shí)現(xiàn)最近有很多要求的壁掛式顯示裝置等的薄形顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，其發(fā)明目的在于提供有效地減少大畫面投影顯示裝置厚度的大畫面薄形平板顯示裝置。
為達(dá)到上述目的的根據(jù)本發(fā)明利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置由光源；用對(duì)應(yīng)的像素傳播光源光的光導(dǎo)纖維束；具有全息圖樣板的液晶形成；包括選擇傳播的光的特定波長(zhǎng)并調(diào)節(jié)選定的特定波長(zhǎng)透射量來顯示相應(yīng)像素色的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片在內(nèi)構(gòu)成作為其特征。
光導(dǎo)纖維設(shè)置成為使其與顯示裝置的像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)；多數(shù)光導(dǎo)纖維在入射部聚焦形成一束，出射部向各像素對(duì)應(yīng)位置照射光作為其特征。
紅、綠、藍(lán)(R、G、B)彩色濾光片各自在第1透明電極和第2透明電極之間，由全息圖樣板形成的液晶分子和單分子物體所構(gòu)成。液晶分子和單分子物體具有周期性地排列的帶式形狀。液晶分子的折射率和單分子物體折射率設(shè)置成彼此不相同，從而形成周期性格柵作為其特征。
全息圖樣板對(duì)液晶、單分子物體混合液，照射基準(zhǔn)激光和激光，并根據(jù)兩種激光相位差形成帶式干涉花紋作為其特征。
紅、綠、藍(lán)(R、G、B)彩色濾光片各自調(diào)節(jié)全息圖樣板液晶的折射率格柵的周期和間隔來選擇所希望波長(zhǎng)的光；并對(duì)應(yīng)外部映像信號(hào)相連的相應(yīng)像素允許電壓大小來調(diào)節(jié)透射光量作為其特征。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如同上述，根據(jù)本發(fā)明利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，在傳統(tǒng)投影顯示裝置中需要的光學(xué)系統(tǒng)和反射鏡，由于本發(fā)明中已消除，因此，有效地減少顯示系統(tǒng)整體厚度且能實(shí)現(xiàn)薄形大屏幕系統(tǒng)。


圖1為傳統(tǒng)背投電視TV系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例圖。
圖2a、圖2b為為了說明傳統(tǒng)背投電視TV存在問題的附圖。
圖2a為加大鏡子角度來配置的光學(xué)系統(tǒng)圖。
圖2b為使投影傾斜而配置的光學(xué)系統(tǒng)圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的背投電視TV系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例圖。
圖4a為圖3的光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)圖。
圖4b為圖3的光導(dǎo)纖維排列中的光導(dǎo)纖維入射部圖。
圖4c為圖3的光導(dǎo)纖維排列中的光導(dǎo)纖維出射部圖。
圖5a為圖3的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片內(nèi)的全息圖樣板液晶結(jié)構(gòu)圖。
圖5b為圖3的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片內(nèi)的全息圖樣板液晶形成實(shí)例圖。
圖6a為在圖3的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片內(nèi)的全息圖樣板液晶中不加電壓時(shí)的驅(qū)動(dòng)原理說明圖。
圖6b為在圖3的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片內(nèi)的全息圖樣板液晶中加電壓時(shí)的驅(qū)動(dòng)原理說明圖。
圖7為在圖3的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片內(nèi)的全息圖樣板液晶的周期性格柵和Bragg衍射原理說明圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的全息圖樣板液晶實(shí)現(xiàn)彩色的例圖。
對(duì)圖紙主要部分符號(hào)說明31光源；32光學(xué)系統(tǒng)； 33光導(dǎo)纖維；
34紅R濾光片；35綠G濾光片 36藍(lán)B濾光片；71入射光； 721次反射光；732次反射光；74周期性格柵； 81紅R入射光；82綠G入射光；83藍(lán)B入射光；84紅R濾光片；85綠G濾光片；86藍(lán)B濾光片；87紅R濾光片允許電壓；88綠G濾光片允許電壓；89藍(lán)B濾光片允許電壓；90紅R透射光；91紅R衍射光92綠G透射光；93綠G衍射光；94藍(lán)B透射光；95藍(lán)B衍射光。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的其他目的、特征及疑點(diǎn)等可通過參照附圖實(shí)例的詳細(xì)說明就能清楚地理解。
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)例的構(gòu)成及其作用進(jìn)行說明。表示在附圖中并根據(jù)這些圖進(jìn)行說明的本發(fā)明的構(gòu)成及其作用，至少用一實(shí)例來說明，根據(jù)這些說明的上述本發(fā)明的技術(shù)思想及其核心構(gòu)成及其作用不是因這些說明而受限制。
圖3為表示根據(jù)本發(fā)明的薄形顯示系統(tǒng)的構(gòu)成圖。由圖可見，它是由以下部分構(gòu)成光源31；將聚焦光源31光入射到光導(dǎo)纖維33的光學(xué)系統(tǒng)32；對(duì)通過光學(xué)系統(tǒng)32入射的光進(jìn)行傳播的光導(dǎo)纖維33束；通過光導(dǎo)纖維33束調(diào)節(jié)入射的紅(Red)光透射光量的紅R濾光片34；通過光導(dǎo)纖維33束調(diào)節(jié)入射的綠(Green)光透射光量的綠G濾光片35；及通過光導(dǎo)纖維33束調(diào)節(jié)入射的藍(lán)(Blue)光透射光量的藍(lán)B濾光片36等構(gòu)成。
從如同上述構(gòu)成的本發(fā)明的光源31射出的光，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)32被聚焦并入射到光導(dǎo)纖維33束的入射部。
光源31在投影顯示裝置中，一般使用的高壓水銀燈或者金屬鹵化物燈或白色發(fā)光二極管(LED)等可作為光源使用。
并且，根據(jù)從光源31射出的光形態(tài)，可以不使用光學(xué)系統(tǒng)32而直接將光源31相連到光導(dǎo)纖維33入射部并在此設(shè)置其位置。
如同圖4a，光導(dǎo)纖維33由光導(dǎo)纖維的中心部核心41和圍繞核心的覆蓋層42構(gòu)成；由于核心41的折射率n1大于覆蓋層42折射率n2，因此根據(jù)入射光全反射現(xiàn)象不能穿到外部，隨核心41進(jìn)行傳播。
將使光導(dǎo)纖維33與整個(gè)圖像像素?cái)?shù)相一致，從而使各光導(dǎo)纖維與各相應(yīng)像素相對(duì)應(yīng)。
例如，如果是分辨率擴(kuò)充圖形陣列XGA(像素?cái)?shù)為1024×768)的圖像時(shí)，則把786、432個(gè)光導(dǎo)纖維與各相應(yīng)像素相對(duì)應(yīng)。
即，光導(dǎo)纖維33束，將光源31光傳播到顯示系統(tǒng)屏幕上的各像素上。
多數(shù)的光導(dǎo)纖維33在入射部聚焦形成一束，并入射光源31的光。
即，如同圖4b所示，在光導(dǎo)纖維入射部，入射光43入射到光導(dǎo)纖維束的各光導(dǎo)纖維44。
并且，如同圖4c所示的光導(dǎo)纖維出射部，將被聚合的光導(dǎo)纖維45各自被分離并將光與各相應(yīng)像素46相對(duì)應(yīng)的進(jìn)行照射。
被照射到各像素的光，根據(jù)紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片34、35、36按不同顏色類進(jìn)行光量的調(diào)節(jié)，從而顯示彩色圖像。
這種情況在圖5中進(jìn)行詳細(xì)說明。
紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片34、35、36各自如同5a所示，在第1透明電極51和第2透明電極52之間，由全息圖樣板形成的液晶分子53和單分子物體(monomer)54構(gòu)成。
液晶分子53和單分子物體54是周期性的排列并具有帶式形狀。
并且，因液晶分子53的折射率和單分子物體54的折射率，彼此不同，所以最終形成周期性折射率格柵。
并且，為形成全息圖樣板液晶，如同圖5b所示，對(duì)液晶、單分子物體混合液55照射基準(zhǔn)激光58和激光56。根據(jù)兩種激光相位差形成帶式干涉花紋來構(gòu)成全息圖樣板59。全息圖樣板59可根據(jù)衍射元素(diffractiveelement)57來調(diào)節(jié)厚度、周期等。作為衍射元素57通常利用透鏡鏡頭或微處理機(jī)事先制成的圖樣板。
根據(jù)帶式全息圖樣板59，在液晶、單分子物體混合液55中，亮域的單分子物體，根據(jù)光產(chǎn)生聚合(polymerization)物化，同時(shí)亮域中的液晶被擠到暗域。隨著激光的持續(xù)照射區(qū)分為亮部分的聚合物域和暗部分的液晶域，從而具有周期性的交變排列。
圖6為表示全息圖樣板液晶的驅(qū)動(dòng)原理。
即，如果入射光61入射到全息圖樣板液晶并對(duì)液晶不加電壓，則如同圖6a所示，根據(jù)全息圖樣板形成折射率格柵，并光根據(jù)在一定周期的格柵中出現(xiàn)的Bragg現(xiàn)象，由衍射光62射出。
即，因液晶分子排列63不規(guī)則，因此光不能通過液晶分子，從而維持折射率格柵。
一方面，如果對(duì)液晶加電壓，則如同圖6b所示，入射光61透過液晶以透過光64射出。
液晶分子排列65根據(jù)允許的電壓液晶分子按一定方向排列，由此液晶分子折射率和單分子物體折射率變?yōu)橄嗤瑥亩恍纬烧凵渎矢駯?，因此光按原樣透射?br> 對(duì)應(yīng)允許的電壓大小調(diào)節(jié)透射光量。
根據(jù)全息圖樣板液晶的折射率格柵衍射的光，因與格柵周期和間隔有關(guān)，因此如果調(diào)節(jié)格柵周期和間隔，可選擇性地調(diào)節(jié)所希望波長(zhǎng)的光。
即，在圖7中，入射光71在周期性格柵74的各周期被反射，射出第1次及第2次反射光72、73，根據(jù)其相位差產(chǎn)生加強(qiáng)干涉現(xiàn)象，并選擇滿足以下數(shù)學(xué)式1相同條件的特定波長(zhǎng)。
數(shù)學(xué)式1d cosθ＝mλ在這里，m為整數(shù)；d為像素節(jié)距(pitch指像素的長(zhǎng)度)的間隔。
由于利用全息圖樣板液晶選擇特定波長(zhǎng)并能調(diào)節(jié)透射光量，因此可作為對(duì)特定色的濾光片來使用。
圖8為表示根據(jù)紅、綠、藍(lán)(R、G、B)彩色實(shí)現(xiàn)原理。
入射光由紅、綠、藍(lán)(R、G、B)81、82、83的和形成的。
此時(shí)，紅(R)入射光81是根據(jù)在紅(R)濾光片84中相應(yīng)全息圖樣板折射率格柵來選擇波長(zhǎng)；根據(jù)與外部圖像信號(hào)相連的相應(yīng)像素的紅(R)濾光片允許電壓87來調(diào)節(jié)透射光量。
即，一部分用紅(R)透射光90透射紅(R)濾光片84；一部分用紅(R)衍射光91衍射而射出。
紅(R)透射光90在綠(G)濾光片85和藍(lán)(B)濾光片86中不能選擇波長(zhǎng)，因此原樣透射射出。
紅(R)衍射光91根據(jù)調(diào)節(jié)入射光的角度和折射率格柵的周期及其間隔來調(diào)節(jié)傳播方向和角度，并傳播到顯示系統(tǒng)屏幕以外的領(lǐng)域。
綠(G)入射光82和藍(lán)(B)入射光83，同紅(R)入射光81一樣，在相應(yīng)彩色的濾光片85、86中被選擇，根據(jù)相應(yīng)彩色濾光片允許電壓88、89來調(diào)節(jié)光量。
最終將透射紅、綠、藍(lán)(R、G、B)濾光片84、85、86的光和起來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)一像素圖像信號(hào)的色。
即，根據(jù)圖像信號(hào)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)像素色，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)圖像。
通過上述說明的內(nèi)容，如果是同行業(yè)的人都能知道，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)的情況下，可以有多種多樣的變更和修正。
本發(fā)明的技術(shù)范圍，將不受上述實(shí)例內(nèi)容的限定，應(yīng)由專利申請(qǐng)權(quán)力范圍來決定。
權(quán)利要求
1.一種利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于它包括光源；把光源光以相對(duì)應(yīng)的像素傳播的光導(dǎo)纖維束；具有全息圖樣板的液晶；選擇被傳播的光特定波長(zhǎng)，并調(diào)節(jié)選擇的特定波長(zhǎng)透射光量來顯示相應(yīng)像素色的紅、綠、藍(lán)彩色濾光片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的光導(dǎo)纖維設(shè)置成與顯示裝置的像素?cái)?shù)相對(duì)應(yīng)；而多數(shù)的光導(dǎo)纖維在入射部聚焦形成光導(dǎo)纖維束；出射部對(duì)應(yīng)于各相應(yīng)像素位置并將光進(jìn)行照射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的紅、綠、藍(lán)彩色濾光片各自是在第1透明電極和第2透明電極之間，由全息圖樣板形成的液晶分子和單分子物體構(gòu)成；液晶分子和單分子物體具有周期性排列的帶式形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的液晶分子和單分子物體的折射率設(shè)置為彼此不相同來形成周期性格柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的全息圖樣板是對(duì)液晶、單分子物體混合物，照射基準(zhǔn)激光和激光，并根據(jù)兩種激光的相位差形成帶式干涉花紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的全息圖樣板根據(jù)以衍射元素來決定厚度、周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的紅、綠、藍(lán)彩色濾光片各自是調(diào)節(jié)全息圖樣板液晶的折射率格柵的周期和間隔來選擇所希望波長(zhǎng)的光；對(duì)應(yīng)與外部圖像信號(hào)相連的相應(yīng)像素的允許電壓大小調(diào)節(jié)透射光量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用全息圖樣板液晶的平板顯示裝置，其特征在于所述的紅、綠、藍(lán)彩色濾光片各自是入射光在周期性格柵的各周期中反射而射出第1次和第2次反射光；根據(jù)其相位差產(chǎn)生加強(qiáng)干涉現(xiàn)象，選擇滿足以下數(shù)學(xué)式一樣條件的特定波長(zhǎng)；數(shù)學(xué)公式為d cos θ＝mλ，在這里，m為整數(shù)；d為像素節(jié)距的間隔。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)在液晶中用全息圖形成圖樣板并選擇性地調(diào)整彩色圖像(簡(jiǎn)稱色像)和光量的平板顯示裝置的一項(xiàng)發(fā)明。特別是它由光源、用對(duì)應(yīng)的像素傳播光源光的光導(dǎo)纖維束、具有全息圖樣板的液晶形成；本發(fā)明由選擇傳播光的特定波長(zhǎng)并調(diào)節(jié)選擇的特定波長(zhǎng)透射量來顯示相應(yīng)像素色的紅、綠、藍(lán)(R、G、B)彩色濾光片構(gòu)成；本發(fā)明由于消除了光學(xué)系統(tǒng)和反射鏡，因此系統(tǒng)有效地減少了整個(gè)厚度，從而可以實(shí)現(xiàn)薄形的大屏幕系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1607430SQ20031010483
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者樸贊永, 李漢培 申請(qǐng)人:樂金電子(沈陽)有限公司