模块化线激光量子点背光模组装置和显示装置的制作方法

本发明涉及激光显示和照明领域，特别涉及一种模块化线激光量子点背光模组装置以及利用所述装置的显示装置。

背景技术：

自从我们进入21世纪以来，信息化的高度发展已经体现在我们生活的各个方面，从电视到户外广告牌，都已经成为我们生活的一部分。而这得最大区别就是一个是室内显示，一个是室外显示。虽然都是显示，但要求却完全不同。随着人们对信息的依恋性提高，人们随时都需要跨入信息的河流，得到及时的信息，因而户外多媒体显示的市场也蓬勃发展。据isuppli公司的调查显示，户外多媒体液晶显示器2016年全球市场规模达到40亿美元，并每年以10%以上速度增长；其中中国市场需求尤为旺盛，年平均增长率超过30%。

户外显示与室内显示的区别就在户外的背景光很强，要面对阳光的直射，日晒风吹，还要面临电力供应的限制，因此户外多媒体显示要求功率小，亮度高，色度好，结实稳定。

目前市场上有多种类型的显示器，总起来讲不外分为两类：一类是通过增加led的颗粒数来增加亮度，另外一类是通过技术革新提高单颗led的发光效率。前者是以智炫公司为代表的产品，仅通过增加led颗粒密度、提高led基板散热能力、外部增加空调等措施来实现户外显示。后者是以lg为代表的公司产品。通过提高传统led背光源的发光效率和性能，达到提高亮度、降低功率的目的。前者是基于现有产品的优化性技术，后者是依赖于led材料技术的发展。两者都面临巨大功耗的问题。

另外今天led虽然成了市场的热点，得到极大的普及，但某些方面也存在发展瓶颈，特别是在亮度，稳定性和色域方面。因此人们企图开发新的技术，来改进现有的产品，而激光作为光源适逢其时。

激光作为光源其最大的特点就是它宽广的色域、长寿命、极高亮度、较低的能耗，具有传统光源无可比拟的先天优势，因此被誉为继黑白显示、彩色显示和数字显示之后的第四代“继承者”。如果能够采用激光直接做成背光源无疑将会在色域，稳定性，亮度方面给现有的显示技术一个很大的促进。然而限于激光器的成本，散热，尺寸结构等一系列的问题，至今市场上仍没有真正的用纯粹激光做背光源的产品。

相比而言，量子点材料却具有很大的优势。其优势在于，量子点的光电特性很独特，它受到电或光的刺激，会根据量子点的直径大小，发出各种不同颜色的非常纯正的高质量单色光。而量子点应用到显示技术的主要原理，是通过纯蓝光源，激发量子点结构中不同尺寸的量子点晶体，从而释放出纯红光子和纯绿光子，并与剩余的纯蓝光投射到成像系统上面，这样就可以借助量子点发出能谱集中、非常纯正的高质量红/绿单色光，完全超越传统led背光的荧光粉发光特性，实现更佳的成像色彩。

量子点技术用在背光上能够大幅提升色域表现，让色彩更加鲜明，量子点技术由于其光电特性独特所以得到广泛应用，且逐渐获得液晶厂商和用户的普遍认可。但是其激发光源为蓝光led，由于led为广谱光源，其光源的光谱很宽，不能很好的发挥量子点的优势使得量子点形成的广谱的色域窄，颜色还不够纯。

技术实现要素：

所要解决的技术问题：

户外多媒体显示要求功率小，亮度高，色度好，结实稳定，量子点材料却具有很大的优势，但是其激发光源为蓝光led，由于led为广谱光源，其光源的光谱很宽，不能很好的发挥量子点的优势使得量子点形成的广谱的色域窄，颜色还不够纯，且功率很大，散热面临很大问题。

技术方案：

本发明主要解决的问题是针对以上所述技术的不足，提供一种模块化线激光量子点背光模组装置，包括至少一组背光模组，每组背光模组包括一个激光点光源101，所述的激光点光源101为蓝色激光光源，所述激光点光源101后端设置一个鲍威尔透镜201，鲍威尔透镜201后为带有增透膜的异形导光板入射面301，所述入射面301后为异形导光板401，所述异形导光板401底部设有反射膜801，所述异形导光板401上部依次设有量子点膜系802、增亮膜系804、匀光膜806和液晶显示屏807，所述背光模组固定在背板701上。

所述的背光模组有四组，左右各有两组。

所述异形导光板401周围除激光光源部分都贴有高反条501。

所述的激光点光源101为半导体激光器，波长范围为450nm-455nm，功率大于1.5瓦，所述激光点光源101附带散热结构。

所述的散热结构为沿着激光模块末端自左向右方向的空气普通热沉导流槽，所述导流槽固定在背板701上。

所述异形导光板401的底部设置了不同密度的散射点。

所述的异形导光板401的结构为左右对称设置，即异形导光板401的左右两端兼设有激光点光源101和鲍威尔透镜201，且左右入射面301都附加有增透膜。

量子点膜系802的尺寸覆盖整个异形导光板401。

所述激光点光源101为可替换和可拆卸结构，激光点光源101与异形导光板401之间距离能够调节，鲍威尔透镜201和异形导光板401之间的距离和方位能够调节。

所述量子点膜系802由掺杂量子点的进口有机玻璃材料挤塑而成，量子点膜材料成分包括绿色和红色量子点材料，所述绿色和红色量子点所占比例能够调节。

量子点膜系802的材质为高抗光学老化的塑料。

一种显示装置，由至少一个模块化线激光量子点背光模组装置组装而成，尺寸能够调节。

本发明的目的是通过对高亮度的激光器的光束进行调整，使点光源首先变成线光源，再导入到导光板，形成面光源，而且通过增加和控制激光器的数目满足单个模块的显示亮度要求，使得它能够达到户外显示应用的要求。而后通过模块化的拼接来达到扩展尺寸，满足用户显示器尺寸要求的目的。为简化系统，本发明采用单色激光光源的设置，然后结合量子点膜的发光效果，使得通过蓝光的激光激发，使得掺杂红绿量子点的膜层发出纯色的红光与绿光，然后由其中的红绿蓝三色光混合成白光作为背光系统的显示光源。由于量子点膜可以将相干的激光变为非相干的单色光，使得出来的光完全消散斑，因而可以极大地提高图像的显示质量。这既满足了户外高亮度显示的要求，也通过量子点的激发更充分的发挥其释放纯色的功能，减少采用纯激光光源系统的复杂性和成本，结合高亮激光和量子点膜各自特点提高背光源显示系统的亮度和色域。

另外为了达到提高色域的目的，除了调整和控制量子点中掺杂量子点的成份和比例外，还通过调整激光光源的波长，反光膜，增亮膜和量子点膜的安装数量和顺序来对色域进行控制，使得显示器能够具有最大化的色域效果。提高人们对美的追求。

有益效果：

①本发明采用阵列式高亮激光源，不仅可以控制光源的波长，而且还可以控制激光器的亮度和功率消耗。

②本发明采用阵列式鲍威尔透镜与异形导光板进行光学耦合，这种结构，使高亮点激光有效地变成高亮线光源，然后经异形导光板均匀射出，形成面光源，并与液晶显示模板一起形成有效显示显示装置。

③本发明采用阵列式模块化设计，显示器的总的尺寸可有本模块自由拼接而成，因此尺寸可无限扩展。而且面光源的亮度由激光器和量子点膜结构和数量决定，因而能够满足户外高亮度显示的要求。

④本发明采用异形导光板设计，有效减少光源部分的暗区面积，使得拼接后的显示均匀性提高。

⑤本发明的显示亮度和色域可通过调整和控制量子点中掺杂量子点的成份和比例外，还可通过调整激光光源的波长，反光膜，增亮膜和量子点膜的安装数量和顺序，掺杂成分和浓度及增透膜和反射膜以及导光板的底部散射点结构来控制。

附图说明

图1是模块化线激光量子点背光模组装置的模块结构。

图2是模块化线激光量子点背光模组装置的4模块拼接结构图。

图3是模块化线激光量子点背光模组装置的横截面图。

图4是模块化线激光量子点背光模组装置的异形导光板俯视图。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种模块化线激光量子点背光模组装置，包括至少一组背光模组，每组背光模组包括一个激光点光源101，所述的激光点光源101为蓝色激光光源，所述激光点光源101后端设置一个鲍威尔透镜201，鲍威尔透镜201后为带有增透膜的异形导光板入射面301，所述入射面301后为异形导光板401，所述异形导光板401底部设有反射膜801，所述异形导光板401上部依次设有量子点膜系802、增亮膜系804、匀光膜806和液晶显示屏807，所述背光模组固定在背板701上。

背光模组中光的传播路径为：激光点光源101射出光经鲍威尔透镜201变成与异形导光板401水平轴向平行的线激光，入射并穿过带有增透膜的导光板的入射面301而进入异形导光板401，经底部散射，并在异形导光板401内部自由反射，并经异形导光板401底部的反射膜801反射从导光板的上表面射出，形成高亮面光源。后经其上的量子点膜系802经蓝色光激发将量子点膜内的红绿量子点即发出纯颜色的红光和绿光，然后与蓝色光混合形成白光，然后经增亮膜系804，匀光膜806和后续的液晶显示屏807，形成显示效果。图1中601为入射光线轨迹。

其中的增透膜是为了将入射的激光尽可能多的导入导光板，减小反射损耗。

异形导光板401以及外围设有高反条501，高反条501的作用是为了防止导光板内部的光泄露出去，造成亮度损失。

所述的背光模组有四组，左右各有两组，如图1所示。

其中，激光点光源101由半导体激光器组成。波长范围为450nm-455nm，功率大于1.5瓦，为减少长时间照射可能引起的温度提高，激光点光源101附带了散热结构。其结构沿着激光模块末端自左向右方向的空气普通热沉导流槽，导流槽通过金属固定支架焊接于背板701上。

本发明采用激光源并且为高亮激光源，是为了更好的控制激光器的亮度和功率消耗。单颗激光器的所需功率由激光器与异形导光板401间的光学耦合效率，量子点膜系802的激发强度，散射效率以及相关的反射膜系，增亮膜系804，匀光膜806以及液晶显示屏807的总的导光效率决定，太低不能达到实现有效显示所需的高亮，太高既浪费资源，又有可能产生不必要的光污染，随之增加系统的复杂性，也会增加系统的成本。为提高激光于异形导光板401之间的光学耦合，本发明采用先将点光源通过鲍威尔透镜变成线光源，然后再由异形导光板401上叠加的增透减反设计，和背光板底部的散射点分布使得激光在导光板内的散射和反射增强，大大提高激光与异形导光板间的光学耦合，提高系统总的发光效率。

激光点光源101的数目和鲍威尔透镜201及带有增透膜的入射面301的数目为一一对应，其间距由激光点光源101与异形导光板401之间的光学耦合效率决定。太近或太远都会影响光的耦合，所以他们之间的间距需要优化。而这最终由所需的背光板显示系统的亮度要求决定，发明中激光点光源101与异形导光板401之间距离能够调节。鲍威尔透镜201和异形导光板401之间的距离和方位能够调节。

图1中模块单元的尺寸可从5寸到15寸延伸，优化的为10寸的模块，其尺寸由当前市场的激光器的功率和导光板的性能决定。

最终模块式线激光量子点膜系显示模组的尺寸可由背光模组单元拼接而成，图2中模块式线激光量子点膜显示模组尺寸可在几寸到65寸显示器之间变化。大的显示尺寸要求的背光模组数量作相应的增加。

图2为模块化线激光量子点背光模组装置的4模块拼接结构图，由4个10寸模块化线激光量子点背光模组装置组合而成。

系统的总的亮度要求由最终通过液晶显示屏807的亮度决定，因此激光点光源101的最终光效由介于其间的鲍威尔透镜201，量子点膜系802的效率和中心波长，入射面301的增透膜效率，导光板的底部反射膜801，增亮膜系804的厚度和数量，匀光膜806，和后续液晶显示屏807的透过率决定。

如图3所示，模块化线激光量子点背光模组的横截面图。

激光点光源101从左或者右端入射，经光学耦合鲍威尔透镜201，将激光从点光源变成线光源，通过镀有增透膜的入射面301进入异形导光板401。经底部嵌有散射点的结构对进入其中的光进行反射和散射，混合，后从背光板的上表面以面光源的形式射出。点光源的波长为蓝色，波长可从405nm到455nm。由于量子点对蓝光的吸收，从左端入射的激光会随着进入导光板的距离加深，量子点产生的红光和绿光的减少，那末激发出来的光逐渐形成不均匀的混合白光。

为减少这种可能得副作用，使出射的光均匀，特在导光板的底部设置不同密度的散射点结构，其作用为使从导光板右侧的散射光较左端入射时的散射强，这样可以使得从异形导光板401上表面射出的光的均匀性得到改善。经量子点膜系后的混合白光经过底部的反射膜801的反射，底部的散射结构散射和周围的反射膜的反射，最终从导光板的上表面以面光源的形式出射。后经量子点膜802，增亮膜804，再经匀光膜806，最后经液晶显示屏807出射，形成均匀面光源。为固定激光点光源101，鲍威尔透镜201，异形导光板401，和后续膜系，所有的激光点光源101，鲍威尔透镜201，异形导光板401，都固定在背板701上。

图4所示为模块化线激光量子点背光模组装置的异形导光板俯视图。从中可以看出，异形导光板401的结构为其左右两端均设有激光点光源101和鲍威尔透镜201，左右两端入射面301兼设有增透膜。由于激光点光源101和鲍威尔透镜201的部分空间没有光，拼接时会形成暗区。为减少这方面的影响，采用这种结构的异形导光板401，如果尽可能的采用微小的激光点光源101和鲍威尔透镜201，使得他们的尺寸占很小的显示面积，最终将暗区减小到最小。

现在结构中导光板面积受到激光点光源101和透镜面积的限制，所以将量子点膜系面积扩大覆盖整个异形导光板401，可以减小暗区。

本发明设计可延伸应用于其它形状的导光板，如圆形等，也可以应用于不规则图形背光系统设计。

所述激光点光源101为可替换和拆卸结构，激光点光源和鲍威尔透镜201做成一体式，预先进行光斑优化。使得射出的激光更容易进入导光板。模块化采用可替换式设计。当某个模块失效时，可以用好的代替，减小系统的维护费用。

所述量子点膜系802由掺杂量子点的进口有机材料挤塑而成，量子点膜材料成分包括绿色和红色量子点材料，所述绿色和红色量子点所占比例能够调节。

由于本系统采用高亮度的激光光源，对量子点膜系的光学和热学性能提出更高的要求，量子点膜系选用高抗光学老化的有机材料制成。整个量子点膜系选用具有长寿命，高透，耐热，抗畸变材料制成。

一种显示装置，由至少一个模块化线激光量子点背光模组装置组装而成。

本发明公开的模块化线激光量子点背光模组装置既可以用于显示，也可以用于照明。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。