一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源制造技术

本发明专利技术公开了一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，属于激光光学显示技术领域。该匀光面光源包括可见光半导体激光器、光束整形器件和液晶显示器导光板；可见光半导体激光器构成侧入式液晶激光显示器背光源中的多基色激光列阵，多基色激光列阵发出的光强呈高斯型分布的激光束被光束整形器件转化成光强成平顶型分布的激光束后再入射导光板，平顶型激光束在导光板入光面的光强分布均匀度大于50％。本发明专利技术能够消除多基色激光列阵侧在液晶显示器导光板内无交叠而导致的色斑、色块、明暗条纹和色温不均，从而得到分布均匀的白色光场。

【技术实现步骤摘要】
一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源
本专利技术涉及液晶显示器的激光背光源，具体涉及一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器背光源匀光合色光学组件。
技术介绍
现有液晶显示器的光学系统是为以LED为发光基础元件的面光源所设计，已非常成熟。LED光源的优势是光能量是近似均匀的；发光区形状、大小是可通过半导体加工工艺改变的；且可形成均匀白光。以上优点决定了，LED可制成由巨量发低功率光点构成的贴片灯珠式窄带状面光源，因此被广泛用于侧入式液晶显示器的背光源。但是，使用LED作为光源的液晶显示器只能满足2K分辨率的液晶显示器的显色要求。对于超高清显示所用的4K和8K的液晶显示屏，LED的色域覆盖率、色彩饱和度、色彩还原度、色彩数远不达标，尤其是蓝光激发荧光粉方案的LED光源。激光光源是人类能够获得的最好的显示器光源可满足4K、8K显示器相关标准要求。激光光源具有：単色性最高、光谱宽度最窄、光束发散角最小的优势。激光显示是一种新型显示技术，因此半导体激光光源已被广泛应用作投影显示设备的光源。三基色激光束入射导光板后会产生色彩条纹或明暗斑块。如专利CN104344284A和专利CN104180244A公开了一种“激光背光源装置”，其装置先将红绿蓝三基色激光通过透镜合束混合成白光后入射导光板模块，合束后的白光发散角极小。在进入导光板模块后通过导光板模块中掺杂的散射颗粒进行激光束扩束，以期形成高亮度、光分布均匀的激光面光源。专利CN104180244A公开了一种“一种激光背光源装置”，在导光板周边安置有导光管，导光管上留有通光开口，导光管内部存在散射体，激光束通过导光管时由导管内部的散射体对激光进行漫反射产生散射白色激光，散射的白光激光进入导光板形成面光源。此两种方案都是用经过纳米颗粒散射后的散射激光作为显示器的背光源，以上此方案仅解决了白光合成问题，但是并未解决匀场问题，会造成显示器的亮度分布不均。专利201520476596.2中公开了一种激光显示用的面光源结构，此方案中导光板的四个侧面排列有灯条状的多个红绿蓝三色激光器。由于三色激光直接入射导光板，激光器间隔过远红绿蓝三色激光的强度分布不均匀无法合成白光导致花屏现象及屏幕明暗不均一的情况，无法满足液晶显示的正常使用需求。现有这些专利方案均无法解决可见光端发射激光器与现有侧入式LED液晶显示器光学系统不匹配所产生的画面色斑、色带、光场明暗分布不均、亮度低的实际问题。在成以上问题的核心是，体积小巧、价格低廉的半导体激光光源需以三基色即红绿蓝三色激光共同混合成白光，而LED则是以蓝光激发荧光粉只需要两基色即可实现白光。最重要的是，LED+荧光粉光源是如附图1所示的朗伯型或近朗伯型光强空间分布，光强分布在空间成余弦函数分布。而激光成高斯型分布其横截面的光强分布遵守如附图2所示的高斯函数分布，在z截面上，其振幅按照高斯函数规律变化，如图所示。将在光束截面内，振幅下降到最大值的1/e时，离光轴的距离定义为该处的光斑半径。因此，三基色的高斯型激光光源若要用作侧入式液晶显示器光源所面临的首要问题是如何获得均匀的明亮的白色光场，尤其是使用多基色激光器组成的列阵如何获得无色带、白光均匀度达到85％以上的白光光场
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，该匀光面光源能够消除多基色激光列阵侧在液晶显示器导光板内无交叠而导致的色斑、色块、明暗条纹和色温不均，从而得到分布均匀的白色光场。一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，该匀光面光源包括可见光激光器、光束整形器件和液晶显示器导光板；所述可见光激光器构成侧入式液晶激光显示器背光源中的多基色激光列阵，多基色激光列阵发出的光强呈高斯型分布的激光束(以下简称高斯型激光束)被光束整形器件转化成光强成平顶型分布的激光束(以下简称平顶型激光束)后再入射导光板，平顶型激光束在导光板入光面的光强分布均匀度大于50％。进一步地，所述平顶型激光束在导光板入射面上的光斑长度或直径小于导光板的长度或宽度；转化后的平顶型激光束在导光板激光入射面上的光斑宽度或直径小于导光板的厚度。进一步地，所述多基色激光列阵中的可见光激光器与导光板之间存在至少一种光束整形器件。进一步地，多个可见光激光器发出的高斯型激光束经过一个或一种光束整形器件后转化成为平顶型激光束或近平顶型激光束；多种可见光激光器发出的高斯型激光束经过多个或多种光束整形器件后转化成为平顶型激光束或近平顶型激光束。进一步地，所述光束整形器件包括微光学透镜列阵、球面镜、胶合透镜、二元光学器件、非球面镜、棱镜、曲面反射镜、平面反射镜、衍射型光学器件、折射型光学器件、毛化面透光器件、毛化面反光器件、柱透镜、光楔、偏振片、柱透镜列阵、散射光学板、散射光学膜、光栅、液体光学元件负折射率光波导或以上光学器件的组合。进一步地，所述多基色激光列阵中包含至少一种中心波长为400～480nm、500～560nm、610～670nm的激光器。进一步地，所述多基色激光列阵交错排列于导光板的四周，可为单边或多边入射。进一步地，一个液晶图像调制解调器件对应至少一个此种面光源。有益效果：本专利技术所公开的多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源使用平顶型激光束替代高斯型激光束，解决了现有技术方案中可见光激光列阵发射的高斯型激光束与导光板匹配时无法避免的屏幕色块、色带、亮度不均问题，全面攻克了制约多基色激光列阵光源用于液晶显示器背照明光的核心技术难题。附图说明图1为LED朗伯型空间光强分布示意图；图2为激光高斯型光束空间光强分布示意图；图3为本专利技术实施例1的匀光面光源的结构示意图；图4为本专利技术实施例2的匀光面光源的结构示意图；图5为本专利技术实施例3的匀光面光源的结构示意图；图6为本专利技术实施例4的匀光面光源的结构示意图；图7为本专利技术可见光激光器采用的散热结构示意图；图8为本专利技术实施例5的匀光面光源的结构示意图；图9为本专利技术实施例6的匀光面光源的结构示意图；图10为本专利技术实施例7的匀光面光源的主视图；图11为本专利技术实施例7的匀光面光源的侧视图。其中，1-可见光激光器、11-贴片式垂直腔蓝光激光器、111-贴片式垂直腔面发射激光器、1111-垂直腔面发射激光器热沉、12-贴片式垂直腔红光激光器、13-贴片式垂直腔绿光激光器、18-激光器模块、19-合束光纤、2-光束整形器件、21-高斯型激光束快轴压缩柱透镜、22-高斯型激光束准直非球面镜、221-带有微型柱透镜列阵的PC光导、222-镀可见光高反膜反射平面镜、223-镀膜高反曲面镜、23-折射型微光学扩束镜、24-直角棱镜、25-PET雾化匀光片、26-高斯型激光束准直镜、27-微型柱透镜列阵、28-柔光薄膜、29-高斯型激光束折射型扩束镜、30-衍射型扩束透镜列阵、31-毛化匀光散射板、32-高斯型激光束快轴准直柱透镜、33-高斯型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，其特征在于，该匀光面光源包括可见光激光器、光束整形器件和液晶显示器导光板；所述可见光激光器构成侧入式液晶激光显示器背光源中的多基色激光列阵，多基色激光列阵发出的光强呈高斯型分布的激光束被光束整形器件转化成光强成平顶型分布的激光束后再入射导光板，平顶型激光束在导光板入光面的光强分布均匀度大于50％。/n

【技术特征摘要】
1.一种多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，其特征在于，该匀光面光源包括可见光激光器、光束整形器件和液晶显示器导光板；所述可见光激光器构成侧入式液晶激光显示器背光源中的多基色激光列阵，多基色激光列阵发出的光强呈高斯型分布的激光束被光束整形器件转化成光强成平顶型分布的激光束后再入射导光板，平顶型激光束在导光板入光面的光强分布均匀度大于50％。


2.如权利要求1所述的多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，其特征在于，所述平顶型激光束在导光板入射面上的光斑长度或直径小于导光板的长度或宽度；转化后的平顶型激光束在导光板激光入射面上的光斑宽度或直径小于导光板的厚度。


3.如权利要求2所述的多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，其特征在于，所述多基色激光列阵中的可见光激光器与导光板之间存在至少一种光束整形器件。


4.如权利要求3所述的多基色激光列阵侧入式液晶显示器匀光面光源，其特征在于，多个可见光激光器发出的高斯型激光束经过一个或一种光束整形器件后转化成为平顶型激光束或...

【专利技术属性】
技术研发人员：许江珂，许江临，杨志永，张大雷，陈杰，
申请(专利权)人：北京熔煜科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11