本发明涉及一种显示装置， 特别是一种液晶屏， 本发明还涉及由该液晶 屏构成的液晶显示装置。

不

现有的液晶显示技术中， 每个液晶子像数 ατο薄膜矩阵电极及液晶）控 制偏振白光的振动方向的旋转， 色彩由彩色滤光片来选择。 亦即到达彩色滤 光片中的红、 绿、 蓝子像数处的光线虽然偏振方向各不相同， 但均是白色偏 振混光。 红色子像数处只能透红光， 另两色光被吸收， 绿、 蓝子像数亦然。 如此 2/3的光能被浪费。

目前的液晶显示技术中光利用率低还有如下另 几个原因： 1、 振动方向和 塑料偏振片的偏振方向垂直的偏振光被塑料偏 振片吸收而没有被利用； 2、 彩 色滤光片上的一个像数由红绿蓝三个子像数及 其周围的黑框组合而成， 黑框 也是吸收光的。 3每个 IT0薄膜矩阵电极像数中还有薄膜晶体管及电容 也会 占用一部分空间。 这部分空间也会阻挡光线。 以上几点原因相加导致光能利 用率不足 10%， 亦即偏振片和彩色滤光片这两个器件浪费掉光 能的 90%。 在现 有的投影技术中为了提高光效， 采用了三片液晶屏技术， 系统中需要分色光， 而后再三色合光， 结构复杂， 工艺要求高。

对于偏振光转换再利用目前较普遍的做法是蒸 镀偏振分光膜加玻片， 因 均是独立器件， 且成本较高。结构上多为 45度角入射，之后再分光，较复杂， 占用空间也大。 也让整个系统的光学结构复杂化。 另外， 现有技术中的彩色 滤光片在液晶成本中占有较大比重， 因其三原色需要分别着色， 工艺复杂。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的 不足， 提供一种设计更为 合理、 可大大提高光的利用效率的液晶屏。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了一 种如上所述的液晶屏组成 的液晶显示装置。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术 方案来实现的。 本发明是 一种液晶屏， 包括玻璃基板、 ITO电极、液晶和偏振片， 其特点是， 在入光一 侧的玻璃基板与 ITO电极之间设有彩色偏振分光片， 在该 ITO电极另一侧依 次设置液晶、 ITO电极、 玻璃基板和偏振片； 或者在入光一侧的 ITO电极与 液晶之间设有彩色偏振分光片， 在液晶另一侧依次设置 ITO电极、 玻璃基板 和偏振片； 所述的彩色偏振分光片具有像数阵列， 每个像数含有三个子像数 或者为单个像素， 三个子像数分别由区别宽度和周期的金属线栅 构成， 三个 子像数分别与液晶显示中的红、 绿、 蓝子像素呈一一对应关系， 即和液晶屏 某一像数中的红色子像数对应部分的金属线栅 被设计成只容许具有一定带宽 的且偏振方向和金属线栅方向正交垂直的偏振 红光出射， 偏振方向和金属线 栅方向平行的偏振红光及其他色光被反射。 其他的绿色子像数和蓝色子像数 以此类推； 单个像素也由金属线栅构成， 单个像素与液晶显示中像素呈一一 对应关系； 金属线栅的方向具有同向性。

本发明所要解决的技术问题还可以通.过以下� �技术方案来进一步实现。 以上所述的液晶屏， 其特点是， 在彩色偏振分光片的像数阵列周围设有金属 反射薄膜。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的 技术方案来进一步实现。 本发明还提供了一种由以上技术方案所述的液 晶屏组成的液晶显示装置， 其 特点是， 它包括背光装置和权利要求 1或 2所述的液晶屏。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的 技术方案来进一步实现。 以上所述的液晶显示装置， 其特点是， 所述的背光装置为边打灯结构的液晶 背光模组。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的 技术方案来进一步实现。 以上所述的液晶显示装置， 其特点是， 所述的背光装置为反光碗， 所述的反 光碗为单个反光碗或者为由若干个反光碗组成 点阵面。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的 技术方案来进一步实现。 以上所述的液晶显示装置， 其特点是， 在反光碗与彩色偏振分光片之间设有 透光板。 所述的透光板可以为任何一种可以透光的薄板 。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的 技术方案来进一步实现。 以上所述的液晶显示装置， 其特点是， 所述的透光板为勾光板。

现有技术中对光栅的利用仅为利用其对红、 绿、 蓝滤色的功能。 而本发 明利用光栅直接出射红、 绿、 蓝三色偏振光的功能， 以及金属线型光栅的反 射功能， 即金属线栅可以偏振分光， 从而有机会将通常被吸收而浪费掉的光 反射出去并通过装置将被反射的光再利用。 本发明通过直接提供红、 绿、 蓝 三色偏振光给 ITO电极及液晶控制， 则可以抛弃现有技术中的彩色滤光片 8 (见图 4)， 同时提高光能利用率。

以下对本发明液晶屏进行进一步的阐述。

参见附图 2-4， 本发明液晶屏 （下称新液晶屏， 见图 2- 3 )与现有技术中 常规使用的液晶屏（下称原液晶屏， 见图 4)结构排列设置的对比。光线从左 至右入射。 在新液晶屏结构中， 设有本发明所述的彩色偏振分光片， 它具有 反光功能， 可以实现光的再利用。 在新液晶屏结构中， 所述的彩色偏振分光 片主体是由金属线栅阵列构成， 它利用金属线栅的偏振分光功能， 直接向含

ITO薄膜矩阵电极的液晶子像数（下称液晶子 像数）分别提供红、绿、蓝三色 偏振光或者单色偏振光供其控制旋转， 从而拋弃原液晶屏的彩色滤光片及入 光一侧的偏振片， 并将其余的 "废光"反射以备回收再利用。 金属线栅阵列 直接高效出射红、 绿、 蓝三色偏振光， 一一对应并受控于液晶子像数。 亦即 每个液晶子像数直接控制或红、 或绿、 或蓝单色偏振光的振动方向的旋转， 而非原液晶屏液晶显示中控制的是偏振白色混 光的振动方向的旋转， 颜色需 要由独立的彩色滤光片来选择。 因此新液晶屏可以抛弃彩色滤光片。 同时彩 色偏振分光片还将未能穿透的 "废光"反射回去以备再利用。 当彩色偏振分 光片在像数阵列周围设有金属反射薄膜时， 它就具有和液晶子像数之外的空 间 （即挡光部分如黑框、 薄膜晶体管、 电容等） 呈一一对应关系。 金属反射 薄膜不具有线栅结构， 只起反射光线作用。

本发明的彩色偏振分光片之所以设置在本发明 所述的位置， 除了此位置 的彩色偏振分光片可以直接出射的红、 绿、 蓝三色偏振光给液晶子像数控制 外， 此位置的彩色偏振分光片因为处于液晶的入光 一侧， 具有很方便的反射 "废光"功能。 "废光"只有被反射回去而不是被吸收掉才便于� ��回收再利用。 被彩色偏振分光片反射的所谓的 "废光"分两种： 一种是偏振光， 另一种是 非偏振光。 偏振光再利用需要偏振光转换装置。 非偏振光的再利用则比较简 单， 由于彩色偏振分光片像数结构的同一性及密集 性， 非偏振光的再利用仅 需要改变光线的回射位置即可。 这就要求和彩色偏振分光片配合组成的背光 装置必须实现两个功能： 一是光线改变位置回射功能， 二是偏振转换功能。 或者实现其中二者之一功能。 当彩色偏振分光片和反光碗组合成背光装置时 ， 便可很容易实现上述两个功能。 亦即背光装置同时也是偏振光转换装置。 被彩色偏振分光片反射的光在反光碗和彩色偏 振分光片之间作如下运 行：见图 5-6，某子像素线栅反射单色偏振光和另外两种 颜色的单色非偏振光， 金属反射薄膜反射白色非偏振光。 单色偏振光被反光碗再次反射回来后变成 部分偏振光， 该部分偏振光可以从线栅的其他位置的合适子 像数处再次出射 或部分出射， 余光再次被反射进入循环； 单色非偏振光被反光碗反射后将在 彩色偏振分光片上的另一个位置上出射和反射 ， 反射光再进入单色偏振光循 环。 金属反 薄膜反射的白色非偏振光被反光碗反射后， 也会在彩色偏振分 光片上的另一个位置出射和反射， 反射光再次进入单色偏振光和非偏振光循 环。 由此完成除了反射损失外几乎全部的光均被利 用，使现有技术中 90%多的 被浪费光能获得了重新利用， 光效极高。

彩色偏振分光片和反光碗组合应用时的偏振转 换原理如下：

如图 7，我们可以把自然光分解成偏振方向与彩色� �振分光片金属线栅平 行和垂直的两部分， 并且自左向右射向彩色偏振分光片。

如图 8， 到达彩色偏振分光片后， 偏振方向与偏振分光片金属线栅垂直的 偏振光线通过， 而与其平行的光线被反射。

如图 9，被彩色偏振分光片反射回去的光线经过反� �碗的反射后又变成部 分偏振光。 部分偏振光又可以分解为与彩色偏振分光片金 属线栅平行和垂直 的两部分， 重新再次自左向右射向偏振分光片， 重复图 8至 9的过程， 如此 反复， 直至光能被充分利用。

本发明所述的彩色偏振分光片与反光碗组合应 用进行偏振光转换时， 不 需额外增加器件， 简单实用， 和三片式投影机相比， 不仅光效更高， 而且结 构简单。 反光碗改变了光出射的位置也让照度的均匀性 得到了改善。 除了反光碗外， 本发明彩色偏振分光片不排斥和其他的或具有 偏振光转 换功能或具有回射功能或二者兼具的装置进行 组合应用。

当背光装置为液晶背光模组时， 此背光装置仅具有改变光线位置的回射 功能， 而不具有偏振转换功能。 光在背光模组和彩色偏振分光片之间作如下 运行： 彩色偏振分光片某子像素反射振动方向与线栅 方向同向的单色偏振光 和另外两色非偏振光， 金属反射薄膜反射白色非偏振光。 单色偏振光因无偏 振光转换装置而无法从线栅再次出射。 另外两色非偏振光将在匀光板的作用 下改变光线传播方向， 通过反光板反射后将在线栅的另一位置出射和 反射。 反射光再进入循环。 金属反射薄膜反射的白色非偏振光在匀光板和 反光板的 作用下， 也会在线栅上的另一个位置出射和反射， 反射光再次进入循环。 由 此振动方向和线栅方向正交的约占 50%光能的偏振光将绝大部分均被利用。

本发明的彩色偏振分光片中的金属线栅阵列及 金属反射薄膜可以通过成 熟的镀膜、 光蚀刻压膜等物理方法一次成型直接做在液晶 屏的玻璃或透明塑 料薄片或其他透明基板上， 制造较现有技术中的彩色滤光片要容易很多。 同 时取消了彩色滤光片和入光一侧的偏振片， 也降低了成本。

和偏振片相比， 金属线栅出射的偏振光其线偏振度更高， 因此采用本发 明的彩色偏振分光片取代入光一侧的偏振片还 可以很好地改善液晶显示中的 对比度。

虽然彩色滤光片 8 (见图 4)可以被抛弃， 但在本发明给出的液晶显示装 置方式中也可以不排斥它的存在。

当显示要求为单色或黑白色时， 本发明的彩色偏振分光片应为单像数结 构阵列， 但如果同时忽略掉液晶子像数周围的挡光问题 时， 单像数金属线栅 阵列可相互延伸相接而形成一个整体， 变身为一个整片式的普通的金属线栅 型偏振分光片。 此时它应被视作彩色偏振分光片的一种特殊形 态， 而不作为 对本发明权利诉求的限制。

本发明液晶显示装置的光源最佳选择是 LED光源， 但当采用反光碗点阵 面时， 背光装置不排斥光源在反光碗之外。 本发明液晶屏及液晶显示装置适 用于液晶电视、 液晶显示器、 投影等。

附图说明

图 1为彩色偏振分光片结构示意图。

图 2为本发明液晶屏的一种结构示意图。

图 3为本发明液晶屏的另一种结构示意图。

图 4为现有技术中的液晶屏的一种结构示意图。

图 5为本发明液晶显示装置中光源发出的光经反� �碗反射后到达液晶屏 并被反射后的运行示意图。

图 6 为本发明液晶显示装置中光源发出的光直接射 向液晶屏并被反射后 的运行示意图。

图 7-9为偏振光转换原理示意图。

图 10为多个反光碗阵列和液晶屏构成的液晶显示� ��置结构示意图。 具体实施方式

以下参照附图， 进一步描述本发明的具体技术方案， 以便于本领域的技 术人员进一步地理解本发明， 而不构成对其权利的限制。

实施例 1。 参照图 1-10。 一种液晶屏， 包括玻璃基板 3、 ITO电极 5、 液 晶 6和偏振片 7，其特征在于，在入光一侧的玻璃基板 3与 ITO电极 5之间设 有彩色偏振分光片 4， '在该 ITO电极 5另一侧依次设置液晶 6、 ITO电极 5、 玻璃基板 3和偏振片 7;或者在入光一侧的 ITO电极 5与液晶 6之间设有彩色 偏振分光片 4，在液晶 6另一侧依次设置 ITO电极 5、玻璃基板 3和偏振片 7; 所述的彩色偏振分光片 4具有像数阵列， 每个像数含有三个子像数或者为单 个像素， 三个子像数分别由区别宽度和周期的金属线栅 1 构成， 三个子像数 分别与液晶显示中的红、 绿、 蓝子像素呈一一对应关系， 单个像素也由金属 线栅 1构成， 单个像素与液晶显示中像素呈一一对应关系； 金属线栅 1的方 向具有同向性。

实施例 2。在实施例 1所述的液晶屏中，在彩色偏振分光片 4的像数阵列 周围设有金属反射薄膜 2。

实施例 3。一种由实施例 1或 2所述的液晶屏组成的液晶显示装置，它包 括背光装置和实施例 1或 2所述的液晶屏 9。

实施例 4。在实施例 3所述的液晶显示装置中，所述的背光装置为� �打灯 结构的液晶背光模组。

实施例 5。在实施例 3所述的液晶显示装置中，所述的背光装置为� �光碗 10，所述的反光碗 10为单个反光碗 10或者为由若干个反光碗 10组成点阵面。

实施例 6。 在实施例 5所述的液晶显示装置中， 在反光碗 10与彩色偏振 分光片 4之间设有透光板。

实施例 7。 在实施例 6所述的液晶显示装置中， 所述的透光板为匀光板。