激光背光源裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種激光背光源裝置，用于激光顯示系統(tǒng)，包括激光光源模塊和導(dǎo)光板模塊，所述激光光源模塊包括多個(gè)激光引擎，所述導(dǎo)光板模塊包括傳導(dǎo)區(qū)域和有效發(fā)光區(qū)域，每個(gè)激光引擎中出射的激光光束分別通過(guò)導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域上各自相應(yīng)的入口進(jìn)入導(dǎo)光板模塊內(nèi)，形成均勻的激光背光面光源，由導(dǎo)光板模塊的有效發(fā)光區(qū)域輸出。本實(shí)用新型的激光背光源裝置具有節(jié)能環(huán)保、高亮度、高均勻度及高畫質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】激光背光源裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于激光顯示系統(tǒng)中的激光背光源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著液晶顯示器(IXD)逐年的迅猛發(fā)展，目前液晶顯示器作為顯示市場(chǎng)中的一大主流，已經(jīng)在電視、電腦以及平板顯示領(lǐng)域等諸多方面有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，并且占有非常重要的地位。這主要起源于液晶顯示器的多種優(yōu)點(diǎn):無(wú)輻射、耗能低、散熱小、輕薄便攜等。然而由于液晶本身不發(fā)光，它需要背光源將光線照射到液晶面板上，液晶顯示器呈現(xiàn)色彩的亮度、均勻度、對(duì)比度以及飽和度等主要指標(biāo)均取決于液晶面板背后的背光源，因此背光源技術(shù)是決定液晶顯示器呈現(xiàn)高質(zhì)量色彩的關(guān)鍵因素。
[0003]液晶顯示器發(fā)展初期，大多采用冷陰極熒光管(CCFL)作為背光源，但它能耗大、壽命較短；色域小，一般只能達(dá)到NTSC色域標(biāo)準(zhǔn)的72%，呈現(xiàn)的色彩不夠豐富；而且熒光管中含有少量汞，不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。隨著背光源的不斷發(fā)展，光源領(lǐng)域又研制出了一些無(wú)汞的綠色光源，如:電致發(fā)光(EL)、發(fā)光二級(jí)管(LED)和截止阻擋放電(DBD)等幾種類型光源。LED背光源是近年來(lái)發(fā)展比較快且廣泛使用的一種背光源，它已經(jīng)開始逐步替代了傳統(tǒng)的CCFL背光源。LED背光源顯著的優(yōu)點(diǎn)是:環(huán)保、壽命長(zhǎng)、色域?qū)?，色彩還原范圍可以達(dá)到NTSC色域標(biāo)準(zhǔn)的105%甚至120%以上。但是使用LED光源作為背光源也有它的缺點(diǎn):第一，單顆LED亮度不夠高，需要采用多顆LED ;第二，使用較多LED，導(dǎo)致功耗較大，溫度較高；第三，色彩呈現(xiàn)范圍還沒(méi)有激光寬。
[0004]激光光源具有高亮度、單色性好及方向性好等優(yōu)點(diǎn)，隨著近年來(lái)全世界對(duì)激光技術(shù)的不斷攻克，使得采用激光作為背光源的可能性大大增加。與現(xiàn)有的LED、LCD、CRT等顯示系統(tǒng)相比，使用激光作為背光源，能充分利用激光波長(zhǎng)的可選擇性和高光譜亮度的特點(diǎn)，使顯示圖像具有更大的色彩表現(xiàn)空間，色飽和度和色純度都比較高，徹底突破現(xiàn)有顯示技術(shù)反映人眼所見顏色范圍先天不足的缺陷，具有更完美的色彩還原能力。在公共信息大屏幕、激光電視、數(shù)碼影院等領(lǐng)域，激光全色顯示技術(shù)具有很大的發(fā)展空間和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0005]但是目前的激光顯示系統(tǒng)中，由于受限于激光束的方向好的特性，激光背光源主要是利用激光束從上到下、從左到右進(jìn)行“掃描”來(lái)實(shí)現(xiàn)的，利用電機(jī)控制多個(gè)鏡面旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方式的激光背光源模組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、均勻度不好、造價(jià)成本比較高，適用的范圍較小。
[0006]另外，使用激光作為背光源，最急需解決的就是激光擴(kuò)束的問(wèn)題。傳統(tǒng)的激光背光源裝置由于受限于傳統(tǒng)導(dǎo)光板的勻光技術(shù)，使激光光束進(jìn)入到導(dǎo)光板之后得不到充分的擴(kuò)散，在導(dǎo)光板輸出面上形成的是亮暗分明、高度不均勻的面光源。
實(shí)用新型內(nèi)容[0007]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種節(jié)能環(huán)保、高亮度、高均勻度及高畫質(zhì)的激光背光源裝置。
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種激光背光源裝置，用于激光顯示系統(tǒng)，包括激光光源模塊和導(dǎo)光板模塊，所述激光光源模塊包括多個(gè)激光引擎，所述導(dǎo)光板模塊包括傳導(dǎo)區(qū)域和有效發(fā)光區(qū)域，每個(gè)激光引擎中出射的激光光束分別通過(guò)導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域上各自相應(yīng)的入口進(jìn)入導(dǎo)光板模塊內(nèi)，形成均勻的激光背光面光源，由導(dǎo)光板模塊的有效發(fā)光區(qū)域輸出。
[0010]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的激光背光源裝置讓激光光束進(jìn)入導(dǎo)光板模塊后先進(jìn)入到傳導(dǎo)區(qū)域，經(jīng)過(guò)該傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)一段傳導(dǎo)距離的打散、擴(kuò)束后，形成發(fā)散角度足夠大的線光源，再進(jìn)入到導(dǎo)光板模塊的有效發(fā)光區(qū)域，進(jìn)一步進(jìn)行導(dǎo)光、勻光后形成均勻度較好的面光源由導(dǎo)光板模塊的有效發(fā)光區(qū)域輸出，從而得到色純度高、色飽和度高、亮度高且均勻度高的激光背光源模組，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有的液晶顯示系統(tǒng)中，如液晶電視、電腦顯示器、車載導(dǎo)航儀、平板電腦、手機(jī)、游戲機(jī)等，其色域范圍、色彩的鮮明程度、色彩的逼真程度、亮度以及節(jié)能環(huán)保等方面都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于現(xiàn)有的液晶顯示系統(tǒng)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型激光背光源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型激光背光源裝置中激光光源模塊中激光引擎的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型激光背光源裝置中激光光源模塊中激光引擎另一種方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型激光背光源裝置中激光光源模塊中激光引擎又一種方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5是本實(shí)用新型激光背光源裝置中使用納米級(jí)光散射材料顆粒的導(dǎo)光板模塊的原理圖。
[0016]圖6是本實(shí)用新型激光背光源裝置中導(dǎo)光板模塊另外一種方案的結(jié)構(gòu)示意圖【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)在結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]圖1所示為本實(shí)用新型的激光背光源裝置一個(gè)實(shí)施例的示意圖。本次實(shí)施例以八個(gè)激光引擎構(gòu)成一個(gè)激光光源模塊為例，如圖1所示，本實(shí)施例的激光背光裝置包括激光光源模塊I和導(dǎo)光板模塊2。如圖2所示，每個(gè)激光引擎包括一個(gè)紅色激光器5、一個(gè)綠色激光器6、一個(gè)藍(lán)色激光器7、一個(gè)紅光準(zhǔn)直鏡8、一個(gè)綠光準(zhǔn)直鏡9、一個(gè)藍(lán)光準(zhǔn)直鏡10、一個(gè)反紅透綠藍(lán)分束鏡11、一個(gè)反藍(lán)透紅綠分束鏡12以及一個(gè)整形透鏡13。這兩個(gè)分束鏡
11、12能將將朝不同方向出射的三基色激光匯合成朝同一方向出射，整形透鏡13將已經(jīng)匯合后的紅綠藍(lán)三色激光的光斑整形成一致大小。激光引擎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不限于此種形狀，還可以按圖3和4所示以及任何相似于該種結(jié)構(gòu)的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0019]如圖1所不,導(dǎo)光板模塊2為長(zhǎng)方體型,厚度為5mm,包括傳導(dǎo)區(qū)域14和有效發(fā)光區(qū)域15，傳導(dǎo)區(qū)域14是指從激光入射進(jìn)導(dǎo)光板模塊2處至激光光束完全擴(kuò)散部分，該區(qū)域所有的光束擴(kuò)散后直接進(jìn)入有效發(fā)光區(qū)域15。有效發(fā)光區(qū)域15是指最終由導(dǎo)光板模塊2輸出面輸出激光光束部分，也是液晶面板覆蓋部分。
[0020]傳導(dǎo)區(qū)域14根據(jù)激光引擎的使用個(gè)數(shù)做成了如圖1所示的入光形狀，并在入口端用激光切割技術(shù)各切割了一條縫隙3，該縫隙3長(zhǎng)度約為100mm-150mm。特意切割這條縫隙3的主要目的是:激光由于方向準(zhǔn)直性很好，入射激光光束的發(fā)散角度很小，利用該導(dǎo)光板模塊2內(nèi)的特殊材料的納米級(jí)散射顆粒需要一段約100mm-150mm的傳播距離才能將激光的發(fā)散角度擴(kuò)束至足夠大，以使激光光源從原本發(fā)散角很小的點(diǎn)光源形成發(fā)散角足夠大的線光源。
[0021]導(dǎo)光板模塊2的傳導(dǎo)區(qū)域14邊緣兩邊的直角邊做成了約90°的圓弧倒角4形狀。傳導(dǎo)區(qū)域14中切割圓弧倒角4的作用是:激光光束入射到此處時(shí)，反射的激光光束能覆蓋有效發(fā)光區(qū)域15更大的范圍，并有效防止光束沿原路返回而溢出導(dǎo)光板模塊2，從而使有效發(fā)光區(qū)域內(nèi)的激光光束疊加更充分，使導(dǎo)光板模塊2輸出面的光束更亮、更均勻。
[0022]導(dǎo)光板模塊2與傳統(tǒng)使用的導(dǎo)光板模塊的制作工藝也不一樣，不需要對(duì)其表面進(jìn)行點(diǎn)線加工處理，印上微型透鏡或是反光點(diǎn)，而是在板材澆鑄過(guò)程中添加某種特殊的納米級(jí)光散射材料顆粒16而成，利用納米級(jí)光散射顆粒16的大小及分布密度可將點(diǎn)線光源高效、均勻地轉(zhuǎn)化為面光源，導(dǎo)光板模塊2的原理圖如圖5所示。
[0023]另外，導(dǎo)光板模塊并于僅限于圖1中所示結(jié)構(gòu)的形狀，還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用按圖6所示以及任何相似于此類結(jié)構(gòu)的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)。為配合圖6所示的導(dǎo)光板模塊2a來(lái)設(shè)計(jì)的激光光源模塊，可以分為兩部分來(lái)出射光束，一部分仍像圖1所示那樣采用六個(gè)激光引擎由中間處進(jìn)入導(dǎo)光板模塊2a的傳導(dǎo)區(qū)域，另外一部分則是從導(dǎo)光板模塊2a的邊緣17處進(jìn)入導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以提高導(dǎo)光板模塊2a邊四周邊緣處的亮度，從而進(jìn)一步提高導(dǎo)光板模塊2a的整體均勻度。同時(shí)在導(dǎo)光板模塊2a的傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)還切割了一條圓弧18，這樣做的目的也是為了增加激光光束的散射次數(shù)及反射面積，提高導(dǎo)光板模塊2a的均勻度。
[0024]導(dǎo)光板模塊2的非出光面均貼有高反射率的反射膜，使光束多次反射，以提高光能利用率。導(dǎo)光板的輸出面也可貼有擴(kuò)散膜、增亮膜(包括BEF膜和D-BEF膜)。
[0025]在本實(shí)施例中，激光光源模塊I由八個(gè)激光引擎組成，八個(gè)引擎的激光分別由導(dǎo)光板模塊2上的八個(gè)入光口進(jìn)入到導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域14內(nèi)，經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)區(qū)域14內(nèi)的散射顆粒及100mm-150mm傳導(dǎo)距離的傳導(dǎo)、擴(kuò)散后，形成了發(fā)散角足夠大的線光源進(jìn)入到導(dǎo)光板模塊的有效發(fā)光區(qū)域15，再經(jīng)過(guò)該段導(dǎo)光板模塊內(nèi)納米級(jí)光散射材料顆粒16及反射膜足夠多次的不斷反射、散射及擴(kuò)散作用后，激光光束最終將形成均勻度很好的面光源由導(dǎo)光板模塊2的輸出面輸出。
[0026]以上所述的背光源均可與一液晶面板相結(jié)合，并作為液晶面板的背光源。不僅如此，本實(shí)用新型所公開的背光源亦可應(yīng)用于任何具有相關(guān)需求的顯示器(如:電腦、電視、通訊產(chǎn)品、視頻產(chǎn)品、便攜式產(chǎn)品、投影產(chǎn)品、影音放映產(chǎn)品、戶外看板或類似的產(chǎn)品)或發(fā)光裝置(如車載用照明組件、頭載照明組件或類似的組件)。
[0027]另外，在本實(shí)用新型中，激光光源模塊I由八個(gè)激光引擎組成，然而，激光引擎的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際引擎的功率、導(dǎo)光板及液晶面板的尺寸而定，導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)形狀也不僅限于本實(shí)用新型中提到的兩種。
[0028]雖然參照本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了圖示和描述。但，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種激光背光源裝置,用于激光顯不系統(tǒng),其特征在于:包括激光光源模塊和導(dǎo)光板模塊，所述激光光源模塊包括多個(gè)激光引擎，所述導(dǎo)光板模塊包括傳導(dǎo)區(qū)域和有效發(fā)光區(qū)域，每個(gè)激光引擎中出射的激光光束分別通過(guò)導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域上各自相應(yīng)的入口進(jìn)入導(dǎo)光板模塊內(nèi)，形成均勻的激光背光面光源，由導(dǎo)光板模塊的有效發(fā)光區(qū)域輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光背光源裝置，其特征在于:所述導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域在激光引擎的入口處各切割了一條縫隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光背光源裝置，其特征在于:所述縫隙的長(zhǎng)度為100mm-1 SOmnin
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光背光源裝置，其特征在于:所述激光光源模塊包括八個(gè)激光引擎，每個(gè)激光引擎包括紅綠藍(lán)三種激光，激光引擎中還包括準(zhǔn)直鏡、分束鏡及整形透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光背光源裝置，其特征在于:所述導(dǎo)光板模塊的傳導(dǎo)區(qū)域在兩直角邊處各切割了一段90°的圓弧倒角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光背光源裝置，其特征在于:所述導(dǎo)光板模塊的非出光面均貼有聞反射月旲。
【文檔編號(hào)】F21V8/00GK203549546SQ201320474444
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】蔡振家, 周剛, 吳中雄, 劉治新 申請(qǐng)人:上海三鑫科技發(fā)展有限公司