本發(fā)明涉及激光顯示和照明領(lǐng)域，特別涉及一種陣列式線激光量子點(diǎn)背光模組制作方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)顯示器的光學(xué)性能要求越來(lái)越高。從早期的熒光燈管為背光的顯示器到現(xiàn)在的led背光的顯示器。同時(shí)從電腦顯示，到手機(jī)，到大屏幕，到家庭影院，無(wú)不體現(xiàn)了顯示技術(shù)的發(fā)展。然而任何技術(shù)都有它的局限，今天led雖然成了市場(chǎng)的熱點(diǎn)，得到極大的普及，但某些方面也存在發(fā)展瓶頸，特別是在亮度，穩(wěn)定性和色域方面。因此人們企圖開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品，而激光作為光源適逢其時(shí)。

激光作為光源其最大的特點(diǎn)就是它寬廣的色域、長(zhǎng)壽命、極高亮度、較低的能耗，具有傳統(tǒng)光源無(wú)可比擬的先天優(yōu)勢(shì)，因此被譽(yù)為繼黑白顯示、彩色顯示和數(shù)字顯示之后的第四代“繼承者”。如果能夠采用激光直接做成背光源無(wú)疑將會(huì)在色域，穩(wěn)定性，亮度方面給現(xiàn)有的顯示技術(shù)一個(gè)很大的促進(jìn)。然而限于激光器的成本，散熱，尺寸結(jié)構(gòu)等一系列的問(wèn)題，至今市場(chǎng)上仍沒(méi)有真正的用純粹激光做背光源的產(chǎn)品。

相比而言，量子點(diǎn)膜卻具有很大的優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)勢(shì)在于，量子點(diǎn)的光電特性很獨(dú)特，它受到電或光的刺激，會(huì)根據(jù)量子點(diǎn)的直徑大小，發(fā)出各種不同顏色的非常純正的高質(zhì)量單色光。而量子點(diǎn)應(yīng)用到顯示技術(shù)的主要原理，是通過(guò)純藍(lán)光源，激發(fā)量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中不同尺寸的量子點(diǎn)晶體，從而釋放出純紅光子和純綠光子，并與剩余的純藍(lán)光投射到成像系統(tǒng)上面，這樣就可以借助量子點(diǎn)發(fā)出能譜集中、非常純正的高質(zhì)量紅/綠單色光，完全超越傳統(tǒng)led背光的熒光粉發(fā)光特性，實(shí)現(xiàn)更佳的成像色彩。

量子點(diǎn)技術(shù)用在背光上能夠大幅提升色域表現(xiàn)，讓色彩更加鮮明，量子點(diǎn)技術(shù)由于其光電特性獨(dú)特所以得到廣泛應(yīng)用，且逐漸獲得液晶廠商和用戶的普遍認(rèn)可。尤其是顯示巨頭三星在ces上帶來(lái)了多款采用量子點(diǎn)技術(shù)的qledtv和量子點(diǎn)顯示器。此外，還有消息稱，三星表示在2017年將不再生產(chǎn)oled顯示器，全力研發(fā)采用量子點(diǎn)技術(shù)的qledtv，都顯示出量子點(diǎn)技術(shù)在2017年會(huì)有更廣泛的可能性。所以相信未來(lái)量子點(diǎn)技術(shù)在顯示行業(yè)會(huì)更加普及。

目前科研人員正從事于基于量子點(diǎn)的背光光源的研發(fā)，然而其激發(fā)光源為藍(lán)光led，由于led為廣譜光源，其光源的光譜很寬，不能很好的發(fā)揮量子點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，因而迫切需要一種顏色更純的激發(fā)光源，從而使得量子點(diǎn)形成的廣譜的色域更寬，顏色更純。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問(wèn)題：

本發(fā)明主要解決的問(wèn)題是針對(duì)以上所述技術(shù)的不足，提出一種陣列式線激光量子點(diǎn)背光模組方案，目的是通過(guò)利用高亮度的線型激光提高量子點(diǎn)的激發(fā)強(qiáng)度，使得量子點(diǎn)更充分的發(fā)揮其釋放純色的功能，減少純激光光源系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，結(jié)合高亮線型激光和量子點(diǎn)膜各自特點(diǎn)提高背光源顯示系統(tǒng)的亮度和色域。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為利用陣列式高亮線激光源，并且控制線激光源的波長(zhǎng)，尤其是藍(lán)光的波長(zhǎng)來(lái)有效激發(fā)量子點(diǎn)膜發(fā)光。本發(fā)明基于以下的光學(xué)系統(tǒng)耦合設(shè)計(jì)原則：一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的耦合效率主要由入射和出射系統(tǒng)的光學(xué)擴(kuò)展量決定，當(dāng)入射系統(tǒng)的光學(xué)擴(kuò)展量與出射系統(tǒng)的光學(xué)擴(kuò)展量匹配時(shí)，光學(xué)耦合最有效。

技術(shù)方案：

一種陣列式線激光量子點(diǎn)背光模組制作方法及裝置，包括至少一個(gè)激勵(lì)點(diǎn)光源，平板式導(dǎo)光板，其特征在于：所述激勵(lì)點(diǎn)光源為藍(lán)色激光光源，所述藍(lán)色激光光源呈陣列式排布；

還包括線激光成型控制元件，所述線激光成型控制元件位于激勵(lì)點(diǎn)光源和平板式導(dǎo)光板之間；所述線激光成型控制元件為鮑威爾透鏡，所述鮑威爾透鏡排布呈陣列式，與藍(lán)色激光光源一一對(duì)應(yīng)，且鮑威爾透鏡軸向方位角通過(guò)透鏡支架調(diào)節(jié)；所述鮑威爾透鏡與藍(lán)色激光光源的位置可調(diào)節(jié)，所述鮑威爾透鏡之間與藍(lán)色激光光源之間的距離通過(guò)透鏡支架調(diào)節(jié)；還包括所述的由鮑威爾透鏡形成的線激光在導(dǎo)光板側(cè)面入射方向與導(dǎo)光板側(cè)面的法線形成的夾角通過(guò)透鏡支架調(diào)節(jié)。

本發(fā)明采用陣列式高亮激光源，是為了更好的控制激光器的亮度和功率消耗。單顆激光器的功率由導(dǎo)光板及其光學(xué)膜組的總導(dǎo)光效率決定，太低不能達(dá)到實(shí)現(xiàn)有效顯示所需的高亮，太高既浪費(fèi)資源，又有可能產(chǎn)生不必要的光污染，隨之增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，也會(huì)增加系統(tǒng)的成本。為提高激光模塊到導(dǎo)光板的耦合效率，本發(fā)明采用了陣列式透鏡組的概念，使得高亮度激光可以經(jīng)過(guò)一組透鏡變成線激光，更有效地導(dǎo)入導(dǎo)光板。為了減少線激光的波束寬度，本發(fā)明采用鮑威爾透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鮑威爾透鏡可以通過(guò)控制出射光的展寬角度來(lái)有效減小出射光束的寬度。出射光束的寬度越接近于導(dǎo)光板的光學(xué)擴(kuò)展量，則兩系統(tǒng)的耦合越有效。由于鮑威爾透鏡軸向方位角可調(diào)，使得由鮑威爾透鏡形成的線激光在導(dǎo)光板側(cè)面入射方向與導(dǎo)光板側(cè)面的法線形成的夾角可調(diào)，進(jìn)一步提高線激光與導(dǎo)光板的光耦合效率。

并且，藍(lán)色激光光源陣列間的間隔由線激光與導(dǎo)光板的耦合效率決定，總的激光器顆數(shù)由背光模組所帶顯示系統(tǒng)的總光通量要求決定。相應(yīng)的鮑威爾透鏡的陣列間距以及顆數(shù)選擇亦然。

通過(guò)上述結(jié)構(gòu)光的傳播路徑為：光從光源發(fā)出遇到陣列式的棱鏡透鏡折射，產(chǎn)生寬度比較小的線激光，線激光從導(dǎo)光板的側(cè)面入射端進(jìn)入，從導(dǎo)光板的上表面射出。

優(yōu)選地，藍(lán)色激光光源的波長(zhǎng)范圍為450nm-455nm，功率大于1.5瓦。為減少激光器長(zhǎng)時(shí)間發(fā)光所產(chǎn)生的熱，本發(fā)明的激勵(lì)點(diǎn)光源帶有特殊設(shè)計(jì)的散熱系統(tǒng)，所述散熱系統(tǒng)為帶有普通熱沉散熱導(dǎo)流槽。所述藍(lán)色激光光源中每個(gè)光源與一個(gè)熱沉散熱導(dǎo)流槽相連。當(dāng)激光光源的功率大于1.5瓦時(shí)，此時(shí)的激光光源為高功率激光光源，危險(xiǎn)級(jí)別為4級(jí)。

本發(fā)明還公布了提高線激光量子點(diǎn)膜組的光學(xué)耦合效率的方法，主要在于如何通過(guò)調(diào)節(jié)陣列透鏡、光源、導(dǎo)光板及鮑威爾透鏡組的方位及導(dǎo)光板散射點(diǎn)密度和形態(tài)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)的總的光學(xué)耦合效率。陣列透鏡與導(dǎo)光板邊沿的距離由導(dǎo)光板模組系統(tǒng)的所需總的光亮度決定。越近光強(qiáng)越大，所需激光器顆數(shù)也多，相應(yīng)的系統(tǒng)透鏡數(shù)增加。反之亦然。最終所需由總體光亮度優(yōu)化要求決定。

優(yōu)選地，所述激勵(lì)點(diǎn)光源為可替換和拆卸結(jié)構(gòu)；透鏡陣列組固定于透鏡固定架；多個(gè)激勵(lì)點(diǎn)光源固定于光源固定架；所述光源固定架與透鏡固定架固定連接于底板構(gòu)架。此種設(shè)計(jì)既方便以后系統(tǒng)維護(hù)，激光器模塊陣列采用可替換和拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，已備更換，也能保證光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，本方法采用通過(guò)控制量子點(diǎn)膜系厚度和放置順序來(lái)控制系統(tǒng)的亮度和色域。

進(jìn)一步地，利用上述的陣列式線激光量子點(diǎn)背光模組制作方法及裝置作為背光模組的背光源；還包括量子點(diǎn)膜組；所述量子點(diǎn)膜組為由厚度可控的膜系組成，至少一片；所述量子點(diǎn)膜數(shù)量及厚度由最終顯示背光模組的色域決定。

優(yōu)選地，所述量子點(diǎn)膜由擠塑三明治式結(jié)構(gòu)行成，量子點(diǎn)膜材料成分包括綠色和紅色量子點(diǎn)材料，且二者比例可調(diào)。

由于本系統(tǒng)采用高亮度激光，對(duì)量子點(diǎn)膜組的光學(xué)和熱學(xué)性能提出更高的要求，量子點(diǎn)膜由抗光學(xué)老化的材料包覆。整個(gè)量子點(diǎn)膜選用具有長(zhǎng)壽命，高透，耐熱，抗畸變材料制成。

本發(fā)明的另一個(gè)突出的特點(diǎn)是可通過(guò)控制量子點(diǎn)膜系厚度和放置順序來(lái)控制所需亮度和色域，而色域是顯示系統(tǒng)一個(gè)十分重要的指標(biāo)。

進(jìn)一步的，一種顯示裝置，包括液晶顯示面板和上述的背光模組。本發(fā)明公開(kāi)的陣列式線激光量子點(diǎn)背光模組既可以用于顯示，也可以用于照明。

有益效果：

（1）本發(fā)明采用陣列式高亮激光源，不僅可以控制光源的波長(zhǎng)，而且還可以控制激光器的亮度和功率消耗。

（2）本發(fā)明采用陣列式透鏡組，使高亮激光有效地變成線激光進(jìn)入導(dǎo)光板。

（3）本發(fā)明采用鮑威爾透鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)控制出射光的展寬角度來(lái)有效減小出射光束的寬度。出射光束的寬度越接近于導(dǎo)光板的光學(xué)擴(kuò)展量，使線激光與導(dǎo)光板這兩個(gè)系統(tǒng)的光耦合越有效。

（4）本發(fā)明采用通過(guò)控制量子點(diǎn)膜系厚度和放置順序來(lái)控制系統(tǒng)的亮度和色域。

附圖說(shuō)明

圖1是陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置、背光模組的整體結(jié)構(gòu)；

圖2是陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置、背光模組橫截面結(jié)構(gòu)圖；

圖3是單邊入射陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置、背光模組導(dǎo)光板底部散射點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖；

圖4是雙邊入射陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置、背光模組的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是雙邊入射陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置、背光模組底部散射點(diǎn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明的單邊入射線激光成型透鏡的方位角變化示意結(jié)構(gòu)圖；

圖7是單邊入射時(shí)本發(fā)明的線激光在導(dǎo)光板側(cè)面入射方向與導(dǎo)光板側(cè)面的法線形成的夾角可調(diào)示意圖；

圖8為本發(fā)明的透鏡調(diào)節(jié)架的正視圖；

圖9為本發(fā)明的透鏡調(diào)節(jié)架的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明：

圖1是陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置、背光模組的整體結(jié)構(gòu)。它包括位于右側(cè)的藍(lán)色激光光源3，位于激光光源的內(nèi)側(cè)依次為陣列式棱鏡組即陣列式鮑威爾棱鏡組2、導(dǎo)光板105和量子點(diǎn)膜組以及后續(xù)光學(xué)耦合部件。

其中，藍(lán)色激光光源由半導(dǎo)體激光器組成。為減少長(zhǎng)時(shí)間照射可能引起的溫度提高，藍(lán)色激光光源附帶了特殊的散熱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括沿著激光模塊末端自左向右方向的空氣普通熱沉導(dǎo)流槽組成，其中圖中沒(méi)有畫出。

陣列激光光源的數(shù)目由導(dǎo)光板105的尺寸和鮑威爾透鏡2的耦合效率決定。其中鮑威爾透鏡為耦合透鏡，是一種能夠?qū)Ⅻc(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為線光源的透鏡部件，材料為bk7玻璃。

線激光的展寬角度從90度到120度，其展寬角度大小由導(dǎo)光板所需光強(qiáng)度及導(dǎo)光板的耦合效率決定。圖中帶箭頭實(shí)線為激光光線。5為陣列式激光模塊固連接部件即光源固定架。6為鮑威爾透鏡單元固連接結(jié)構(gòu)即透鏡固定架，上述兩個(gè)固定架由鋁材制成。圖1中1部分為陣列式線激光量子點(diǎn)發(fā)光裝置和背光模組的整體結(jié)構(gòu)，其中包括的平板式導(dǎo)光板所需尺寸可在幾寸到65寸顯示器之間變化。

圖2為圖1的橫截面圖，主要包括導(dǎo)光板及量子點(diǎn)系背光模組的光學(xué)耦合部件。除2，3為相應(yīng)的鮑威爾透鏡和高亮激光光源，還包括從101到106的6個(gè)光學(xué)部件，其中106為反射膜片，用于反射進(jìn)入導(dǎo)光板底部而透出導(dǎo)光板的光，其目的是為了將溢出的激光反饋回導(dǎo)光板，減少光通量的損失。105為平板式導(dǎo)光板，平面長(zhǎng)寬尺寸由所需顯示器尺寸而定。厚度由所需光的耦合效率決定。103和104為不同量子點(diǎn)密度和厚度的量子點(diǎn)膜系，用于控制顯示顏色的色度。102為增亮膜系，101為擴(kuò)散膜系。

圖3為單邊照射的背光模組，201為導(dǎo)光板與此對(duì)應(yīng)另一邊部分兼為導(dǎo)光板側(cè)面反射膜，其目的是為了阻擋導(dǎo)光板邊沿的光泄露。301為大尺寸導(dǎo)光板底部散射點(diǎn)，302為小尺寸導(dǎo)光板底部散射點(diǎn)，兼為圓形，其尺寸由導(dǎo)光板耦合效率決定，而散射點(diǎn)密度設(shè)計(jì)由所需導(dǎo)光板耦合效率要求決定。一般為遠(yuǎn)離光入射口端的密度較大。202為導(dǎo)光板出射端，貼有高反膜，目的是通過(guò)高反射膜將已進(jìn)入導(dǎo)光板的透射光再反饋回導(dǎo)光板，減少進(jìn)入導(dǎo)光板的光損耗。203為導(dǎo)光板的入射端。

圖4為雙邊導(dǎo)光的設(shè)計(jì)。陣列激光模塊從導(dǎo)光板左右兩側(cè)同時(shí)入射，包括對(duì)稱的激光光源模塊以及鮑威爾透鏡耦合部分。

圖5與雙邊導(dǎo)光相應(yīng)的導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。其導(dǎo)光板外底面的散射點(diǎn)密度和尺寸由系統(tǒng)所需導(dǎo)光要求而定。201為導(dǎo)光板側(cè)面反射膜。301為大尺寸導(dǎo)光板底部散射點(diǎn)，302為小尺寸導(dǎo)光板底部散射點(diǎn)?？梢钥闯?，301點(diǎn)子密度在導(dǎo)光板中間部分較密。

如圖6所示鮑威爾透鏡相對(duì)于激光光源的位置可調(diào)，也就是出射西安激光的方位可調(diào)。由圖可以看出該裝置有利于控制出射于導(dǎo)光板內(nèi)的光線分布，因而可以對(duì)所需光通量及耦合效率進(jìn)行控制，另外由于這種方位角的變化，使得該系統(tǒng)可以有效調(diào)控導(dǎo)光板的出射均勻性。

如圖7所示為單邊入射由鮑威爾透鏡形成的線激光在導(dǎo)光板側(cè)面入射方向與導(dǎo)光板側(cè)面的法線形成的夾角可調(diào)示意圖。為了進(jìn)一步提高線激光與導(dǎo)光板的光學(xué)耦合效率，本發(fā)明提出了利用鮑威爾透鏡形成的線激光在導(dǎo)光板側(cè)面入射方向與導(dǎo)光板側(cè)面的法線形成的夾角可調(diào)的方法進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)耦合。由于線激光下導(dǎo)光板內(nèi)的入射方向發(fā)生變化，勢(shì)必造成導(dǎo)光板上出射面光通量的變化，隨之對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的光學(xué)耦合效率進(jìn)行優(yōu)化。

如圖8與圖9所示為透鏡支架21，其中22為支架座，23為調(diào)節(jié)把手。透鏡支架有兩個(gè)，分別固定在透鏡固定架上和光源固定架上。透鏡支架的支架座22為放置透鏡與光源的固定裝置，由圖可以看出透鏡和光源可以沿著固定架移動(dòng)，從而改變透鏡與光源之間的位置關(guān)系、改變透鏡的方位角和鮑威爾透鏡形成的線激光在導(dǎo)光板側(cè)面入射方向與導(dǎo)光板側(cè)面的法線形成的夾角。

本發(fā)明設(shè)計(jì)可延伸應(yīng)用于方形導(dǎo)光板對(duì)角線方向線型激光陣列入射情形，也可以應(yīng)用于圓形及不規(guī)則圖形導(dǎo)光板背光設(shè)計(jì)。

本發(fā)明尤其可以擴(kuò)展應(yīng)用于一維及多維線型激光陣列設(shè)計(jì)，也可以延伸為層狀導(dǎo)光板的多維設(shè)計(jì)。

本發(fā)明還可以擴(kuò)展應(yīng)用于環(huán)形及球形導(dǎo)光板的背光設(shè)計(jì)。

以上所述的若干實(shí)施例并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何基于此實(shí)施例所做出的等同和類似變換也將收到同樣保護(hù)。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但它們并不是用來(lái)限定本發(fā)明的，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定的為準(zhǔn)。