一种投射型全息光栅背光结构制造技术

本发明专利技术涉及 一种投射型全息光栅背光结构，一种投射型全息光栅背光结构，包括光源、倾斜反射面、平板波导层、复合体透射全息光栅、液晶层和三基色滤色片；所述光源位于平板波导层的左下端，所述倾斜反射面位于光源的左侧，所述复合体透射全息光栅位于平板波导层的上端，所述液晶层位于复合体透射全息光栅的上端，所述三基色滤色片位于液晶层的上端。该照明结构能够改变点光源的光线传播方向，并将光线均匀导出，且几乎无光能损耗，能够很好地实现亮度均匀性；因其混合光中的红绿蓝三色波段很窄，单色性很好，因而可以扩大显示的色域，提高光效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及LED照明
，具体涉及一种预装式投射型全息光栅背光结构。
技术介绍
目前LED背光模组结构可分为侧入式及直下式，但基本原理都是利用光线在导光板内多次全反射来实现充分混光，都需要一定的混光距离，不容易做到厚度超薄化。同时由于侧光式背光结构需要使用背光板将LED点光源转变成面光源，且将光从表面射出，光线在导光板中进行混光的同时也会造成光线的损耗。光能的损耗会使均匀性变差且亮度变暗，并且随着尺寸的增大，均匀性也会变差，因此侧光式背光结构很难做到大尺寸显示。液晶显示的原理是背光源发出白光，进入液晶层，再通过红绿蓝三色滤光片，转换成红绿蓝三基色，最终通过混色原理按照一定比例混合成各种各样的颜色。这一过程液晶层只负责控制各个像素点的亮度，并不能决定色度，因此真正决定色度的是背光源，只有背光源发出的光线光谱越窄，红绿蓝三色的纯度越高（即波段越窄），通过三基色滤光片也越能还原出纯正的三原色，实现画面图像色彩的真实性。而传统CCFL光源发出的光线光谱范围较大，还包括了很多其他波段的杂光，故其色域范围一般只有60%至75%左右，RGB三色LED的光谱范围相对于CCFL要小很多，但也较大，甚至是滤色片本身也存在较大的光谱。因此，如何提高侧光式背光结构的亮度均匀性和光效，以及改善传统背光源结构以及滤色片输出光线的单色性成为要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，本专利技术提出一种新型的透射型体全息光栅背光结构，该照明结构能够改变点光源的光线传播方向，并将光线均匀导出，且几乎无光能损耗，能够很好地实现亮度均匀性；因其混合光中的红绿蓝三色波段很窄，单色性很好，因而可以扩大显示的色域，提高光效。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种投射型全息光栅背光结构，包括光源、倾斜反射面、平板波导层、复合体透射全息光栅、液晶层和三基色滤色片；所述光源位于平板波导层的左下端，所述倾斜反射面位于光源的左侧，所述复合体透射全息光栅位于平板波导层的上端，所述液晶层位于复合体透射全息光栅的上端，所述三基色滤色片位于液晶层的上端。 作为本专利技术进一步改进的，所述平板波导层的材质为石英玻璃，其折射率为1.5～1.7。 作为本专利技术进一步改进的，所述光源为微型半导体激光器或LED发光器。 作为本专利技术进一步改进的，所述平板波导层从上到下依次包括增亮膜、扩散片、导光板和反射膜。 由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点： 本专利技术方案的投射型全息光栅背光结构，本专利技术提出一种新型的透射型体全息光栅背光结构，该照明结构能够改变点光源的光线传播方向，并将光线均匀导出，且几乎无光能损耗，能够很好地实现亮度均匀性；因其混合光中的红绿蓝三色波段很窄，单色性很好，因而可以扩大显示的色域，提高光效。附图说明 下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明： 附图1为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的平板波导层组成结构示意图；附图2为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的组成结构示意图；附图3为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的光路分析示意图；附图4为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的均匀性设计结构示意图；附图5为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的混光面积分析示意图；附图6为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的RGB叠层透射体全息光栅背光结构示意图；附图7为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的复合型体透射光栅RGB波长选择性示意图；附图8为本专利技术的投射型全息光栅背光结构的RGB三色LED光谱功率分布图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“侧面”等指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本专利技术或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制。如图2所示，复合体透射全息光栅4波导结构包括光源1、倾斜反射面2、平板波导层3、复合体透射全息光栅4、液晶层5和三基色滤色片6。光源1用于提供红绿蓝三种颜色的光束；倾斜反射面2用于调节光源出射光的角度，使光线入射到平板波导中能发生全反射；所述平板波导层3作用是改变点光源的传输方向，使线光源或点光源变成面光源；复合体透射全息光栅4用于改善出射光线的均匀性和单色性；液晶层5用于控制各个像素点的亮度值；三基色滤色片6用于还原各个像素点的三基色。根据色度学原理，可根据三基色亮度的不同比例来达到混色的效果。上述光源1采用微型半导体激光器，它比LED性能更好，输出的光是高偏振态的，而LED输出的光是随机偏振的，因此与LED相比，微型半导体激光器的光效更好，并且半导体激光器的发散角很小，其光谱带宽也比LED光谱带宽窄，因此单色性又远高于LED，这样可获得更大的色域范围，呈现真实色彩。目前国内外已有几家公司做出了半导体激光微显示模块，因此这一方案是可行的。上述平板波导层3材质为石英玻璃，折射率为1.52，根据布儒斯特定律，要使光线在所述平板波导层3中发生全反射，光线的入射角度应不小于（即不小于40）在满足全反射条件时，如果衍射光线在波导中的角度越大，照明区域也就越大。但是在波导尺寸一定的情况下，波导中的光线角度过大时，会导致出射光线的不连续而无法实现均匀显示。本专利技术设定全反射角度的上限为，因此全反射角度范围为。如图3所示，复合体透射全息光栅4的布拉格衍射角是光栅矢量和入射光之间的夹角，是复合体透射全息光栅4的折射率，复合体透射全息光栅4有红、绿、蓝三种光栅周期，分别是入射光在真空中的波长。理论上，当满足布拉格条件时衍射效率最高。如图3所示，复合体透射全息光栅4背光结构的光路分为以下四种：光束①从光源出射经过倾斜光栅的调整后，以一定角度向平板波导层3入射，当入射光束①在折射率为的平板波导层传播，并射向折射率为n的复合体透射全息光栅4时，光线会在两种介质的分界面上产生分裂，一部分光②会改变传播方向回到平板波导层，即发生反射现象，而另一部分光③则入射到复合体透射全息光栅4中，当入射光角度满足布拉格定律时，将会在所述反射型复合体全息光栅上发生衍射现象。光束④描述的是从光源经过倾斜光栅，再通过平板波导层的一次反射，最后进入复合体透射全息光栅4产生衍射现象的全过程。如图4所示，背光结构通过复合体透射全息光栅4良好的波长选择性输出R、G、B三原色光，其波长带宽都很窄，具有良好的单色性，因其光栅为复合光栅，输出光会发生混色现象，混成显示背光源所需要的白色光，再通过液晶层，液晶层可以控制显示区域各个像素点的亮度，并且液晶层还可以改变入射光的出射角度，因而可以扩展显示的视场角。通过液晶层的白光经过三基色滤色片进行色彩还原，因其波长带宽比RGB三色LED波长带宽窄，所以其色域比白光LED和RGB三色LED还原的色域大。光源1所发出的总光通量与该光源所消耗的电功率的比值，称为该光源的光效。光效和色域存在一定关系，色域越大，光效就会越大，因此复合体透射全息光栅4背光结构可以提高光效。本投射型全息光栅背光结构采用的是空间混色原理，空间混色是指人眼对彼此间隔很近的不同色光小单元，在一定的距离外观看时，由于视觉分辨力的限制，而不能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投射型全息光栅背光结构，其特征在于：包括光源、倾斜反射面、平板波导层、复合体透射全息光栅、液晶层和三基色滤色片；所述光源位于平板波导层的左下端，所述倾斜反射面位于光源的左侧，所述复合体透射全息光栅位于平板波导层的上端，所述液晶层位于复合体透射全息光栅的上端，所述三基色滤色片位于液晶层的上端。

【技术特征摘要】
1.一种投射型全息光栅背光结构，其特征在于：包括光源、倾斜反射面、平板波导层、复合体透射全息光栅、液晶层和三基色滤色片；所述光源位于平板波导层的左下端，所述倾斜反射面位于光源的左侧，所述复合体透射全息光栅位于平板波导层的上端，所述液晶层位于复合体透射全息光栅的上端，所述三基色滤色片位于液晶层的上端。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇宁，张洋，沈忠文，张祖林，
申请(专利权)人：江苏生辉光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32