一种带有结构光发生器的激光显示面光源的制作方法

1.本发明涉及一种激光显示面光源，具体涉及一种带有结构光发生器的激光显示面光源。


背景技术：

2.目前，平板显示器的显示光源为led或oled，为朗伯型发光体。所有的平板显示器光学系统均为朗伯型光源设计。
3.而led、oled的色域覆盖及色彩显示度远低于激光光源。
4.三基色激光是人类可以获得的最优显示照明光源。激光光源具有可实现覆盖75.8％以上的人眼可识别色域，光谱宽度极窄，可实现色彩高数字编码不重叠的优势，故激光显示是公认的第四代技术。
5.激光与led、oled不同之处在于，激光为高斯型光源；且oled、led的光空间发散角极大而激光的光空间发散角极小，激光一直被用于指示光、激光加工、激光投影。这就造成了高斯型光源与现有朗伯型光源的光学结构无法兼容。造成了激光作为平板显示器，如液晶显示器背光时光利用率下降。
6.为了提升激光在液晶显示器导光板中的利用率，目前开发出了在激光入射导光板之前增加散射体的方案。这种方案会降低激光如射导光板的耦合率，且散射体会对激光造成30％以上光损耗。这种损耗会增加激光器在液晶显示器中的使用量，产品成本居高不下。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供了一种带有结构光发生器的激光显示面光源，采用结构光发生器替代散射体，从根本上解决了现有散射体光损耗过大的缺陷，有效降低了产品的生产成本。
8.一种带有结构光发生器的激光显示面光源，该面光源包括导光板、结构光发生器、激光器、光束整形器件和反射器件；
9.所述导光板上具有至少一个通孔，通孔内存在至少一种结构光发生器，导光板一侧的表面上具有非全反射结构；
10.所述光束整形器件和反射器件位于激光器和导光板之间的光路上，激光器发射的初始激光束经过光束整形器件准直后，被反射器件反射改变传播方向照射到锥形反射面上；
11.所述锥形反射面位于通孔的底部，锥形反射面将激光器发出的准直激光束转换成线型环状或扇形激光并射向结构光发生器件，所述结构光发生器将线型环状或扇形激光的发散角扩张至大于10
°
后，线型环状或扇形激光由通孔内壁入射到导光板内部并发生全反射直至接触到导光板上的非全反射结构，线型环状或扇形激光由非全反射结构透射或反射出导光板形成液晶显示器或照明所用的激光面光源。
12.进一步地，所述结构光发生器将线型环状或扇形激光转换成为多点、多段或面激
光。
13.进一步地，所述锥形反射面为角锥型、圆锥型或母线为闭合曲线的锥形。
14.进一步地，所述结构光发生器存在于通孔中与锥形反射面相对的开口处，激光束照射该发生器件后产生一空间发散角大于10
°
的非线型环状或扇形激光，此面型环状激光经过锥形反射面反射后入射导光板。
15.进一步地，所述通孔内壁为一个单独的入光面，或多个入光面的组合。
16.进一步地，所述激光器与液晶显示屏及液晶显示器壳体之间存在具有“反射”、“折射”、“衍射”、“干涉”、“偏振”、“散射”、“受激发射荧光”功能之一的光学器件，或以上功能器件的组合。
17.有益效果：
18.本发明的结构光发生器与传统散射体相比，可对激光进行发散角精确调整，且结构光发生器的透光率远高于散射体。从根本上解决了现有散射体方案光损耗过大的缺陷，在锥形反射面与导光板之间加入功能壁可以准确调整环形激光的发散角，解决了激光束在导光板内的提取率问题。
附图说明
19.图1为本发明激光显示面光源的光路示意图；
20.图2为本发明激光显示面光源中结构光发生器件位于锥形反射面上方的结构示意图；
21.图3为本发明激光显示面光源中采用异锥形反射面的示意图；
22.图4为结构光发生器件上的功能壁与锥形反射面为一整体的结构示意图；
23.图5为本发明激光显示面光源的立体结构示意图。
24.其中，1
‑
导光板、11
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通孔、12
‑
非全反射结构、13
‑
侧反射器件、2
‑
结构光发生器、21
‑
第一结构光发生面，22
‑
第二结构光发生面、3
‑
激光器、41
‑
光束整形器件、42
‑
反射器件、43
‑
锥形反射面。
具体实施方式
25.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
26.本实施例公开了一种带有结构光发生器的激光显示面光源。如图1所示，导光板1上存在至少一个通孔11，通孔11内壁为光洁均匀的圆柱形。通孔11中非全反射结构12所在面的开口为激光束入射端，在与之相对的开口处存在一铝制镀膜锥形反射面43。
27.锥形反射面43与通孔11内壁之间存在一个由玻璃制成的管状结构光发生器2。
28.由激光器3发射的初始激光束经过光束整形器件41准直后，被反射器件41反射改变传播方向照射到锥形反射面43，准直激光束被转换成线型环状激光射向结构光发生器件2。
29.经过结构光发生器件2的线型环状激光的发散角，即径向面与线型环状激光中任意光线的夹角被扩张至小于80
°
后由通孔内壁11入射到导光板1内。
30.激光在导光板1内发生全反射，直至接触到导光板1上的任一非全反射结构12，由非全反射结构12透射或反射出导光板1形成液晶显示器或照明所用的激光面光源。
31.激光器3为全固态激光器或半导体激光，激光器3的输出能量受图像信号的控制，进行明暗或开关。
32.激光束为至少一种激光，激光束的中心波长位于400～750nm之间。或者是两种以上的激光合束而成。
33.导光板1由折射率大于1的透光有机材料或折射率大于1的透光无机材料制成。
34.非全反射结构12为油墨印刷、化学刻蚀、激光打点、模具压制、机械刻蚀后所形成的点、线、面、凹陷、凸起中的一种或多种组合。
35.结构光发生器件2为折射率大于1的透光有机材料或折射率大于1的透光无机材料制成。结构光发生器件2的内表面或外表面上存在至少一种由刻蚀或模压能够产生折射、衍射、散射、反射的光学结构或以上光学功能的组合结构，使线型环状激光能够产生准确的发散角，并产生多点、多段至环状面光源。
36.锥形反射面43由金属、陶瓷、玻璃制成，表面镀有可见光的高反射膜。锥形包括凸台、角锥、棱锥。
37.在导光板1与液晶显示屏与液晶显示器壳体之间还存在至少一种反射、折射、偏振、散射、衍射、受激发光的光学器件，或以上光学功能的器件组合。
38.线型扇状激光的产生是将激光束照射于锥形反射面43的部分反射面而产生的。
39.本实施例中的激光器3采用，液体制冷、气体制冷、半导体制冷等强制冷却方式或自然冷却方式。
40.多个此种面光源组合呈列阵，用于大尺寸液晶显示器的面光源。
41.此种面光源也可用于投影机的显示光源。
42.如附图2所示，该实施例中，结构光发生器件2与锥形反射面43共同存在为一由折射率大于1的透光无机材料制成的光导中，结构光发生器件2位于锥形反射面43的上方。
43.如附图3所示，该实施例中，结构光发生器件具有第一结构光发生面21，第二结构光发生面22，第一结构光发生面21位于锥形反射面43的上方，第二结构光发生面22位于通孔的内壁面上，第一结构光发生面21和第二结构光发生面22用于进一步调整激光面光源的光场能量分布。
44.如附图4所示，该实施例中，通孔11的内表面为光洁弧形面，结构发生器件2上的功能壁与锥形反射面43为一整体。其中，锥形反射面为铝制件填充于结构光发生器件2中，功能壁为螺纹状。结构光发生器件安置于带有弧形面的通孔11中，在通孔11的弧形面与功能壁2之间存在空气间隙。
45.如附图5所示，该实施例中，多个光学组合形成阵列，此时导光板1的四周存在侧反射器件13。
46.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。