激光線光源及液晶顯示背光源的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光光源技術領域，特別是一種利用導光結構的激光線光源，特別適用于液晶顯示。本發明還涉及使用該激光線光源的液晶顯示背光源，包括側入式和直下式背光源。
【背景技術】
[0002]背光源是液晶顯示設備的重要部件，由于液晶分子本身并不發光，所以需要額外的設備來為它提供光源。目前的背光的光源多數為LED光源，如圖1(a)所示是常用側入式背光源的結構，在導光板的側邊有入射的線光源1，入射的線光源I的光線耦合到導光板21中形成面光源；導光板21的下方設有反射層4，用于反射雜散光，提高光線的利用效率；導光板的上方設有光學膜3，可使得面光源光線分布更加均勻，并且提高光線的利用效率；關于線光源1，目前常用LED光源，如圖1(b)所示，在一個PCB板11上線狀排列多個LED燈12形成線光源，PCB板11提供電壓及起到散熱作用。然而，目前使用的藍光LED搭配熒光粉而出射白光的方案由于光譜較寬而導致液晶顯示設備的色域較低。即使是采用RGB三色光LED，其色域也無法達到激光顯示所能表示的色域。
[0003]激光顯示由于其在色域上的重大突破而稱之為第四代顯示技術，其色域可以達到NTSC ((美國)國家電視標準委員會)180%，遠遠超過目前主流的顯示設備的色域。如何將發射激光的點光源轉化為光強均勻的線光源就成為必須面對的技術問題。現有技術的導光材料雖然可以實現基本的點光源光線的擴散，但光強分布不均；例如中國專利CN101592821提出了一種使用彌散光纖傳導把點光源變成線光源的方法，但是使用彌散光纖在靠近光源入射端的側壁發射光強很強，但是越靠近后端從側壁發射的光強就越弱，即使激光準直性較好也無法避免這一問題，如果按照專利CN101592821所提出的方案，會出現光強分布不均的情況，造成背光源的均勻性差的問題。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供激光線光源和使用該激光線光源的液晶顯示裝置背光源。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明激光線光源的技術方案為:
一種激光線光源，包括激光光源和導光單元，所述導光單元包括導光體，所述導光體為實心的柱狀導光材料；所述激光光源發出入射光束自所述導光體一端入射；所述導光體包括入射面和出光面，其中所述入射面為導光體一端面，入射光束自入射面傳導至導光體另一端面，導光方向與導光體長度方向相同；所述出光面為導光體一長側面，導光體內散射光自出光面溢出且成線形出射；在所述導光體入射面和出光面之外的表面處均設置有反射層，所述反射層與所述導光體一體或分立設置，將相應表面溢出的光反射回導光體；所述導光體側面設置有區域互補的反射位和散射位；所述反射位和散射位沿導光方向密度漸變，散射位自導光體入射面至另一端面密度由低至高，散射位以外區域為反射位，反射位自導光體入射面至另一端面密度由高至低；入射光束光線到達反射位時發生反射并繼續在導光體內傳導，光線到達散射位時發生散射，產生的散射光從出光面部分溢出。
[0006]優選的，所述導光體為導光棒，其長側邊方向為導光方向；所述反射層為貼于導光棒表面的反射膜；至少在與出光面相對的側面內設置有散射網點，所述散射網點構成散射位，相對的無網點區域構成反射位。因為靠近入射面那一端光比較強，為了使線光源光強度均勻，使距入射面越遠網點密度應越大，因此可設置網點入射面那一端到另一端排布由疏到密，或者由小到大。
[0007]優選的，所述導光棒橫截面為矩形，導光棒整體形狀為長方體，入射面為兩端側面之一，出光面為四個長邊所在的側面之一。
[0008]優選的，所述導光棒除入射面和出光面的其余側面內均設置有散射網點。網點除設置在出光面的對側外，也可以設置在其它側邊上。
[0009]優選的，所述散射網點為熱滾壓網點或注塑網點。由于導光棒設置散射網點的側面寬度相對較小，為了使得網點設計有更大的自由度，宜選用熱滾壓網點和注塑網點等較小的網點。
[0010]優選的，所述入射光束前端設置發散透鏡或擴束鏡。部分激光器的光束質量較好，準直性較強，所以當入射光垂直于導光棒入射端面時光束可能以直線形式在導光棒中傳輸而不會發生全反射形成線光源，在入射光前端加發散透鏡，使其形成一定的發散角后耦合到導光棒可解決這一問題；部分激光器出射光斑較小，這樣光線在導光棒中不容易入射到散射網點上，在入射光前端加擴束鏡以擴大光斑。
[0011]進一步優選的，所述入射光束透過所述發散透鏡后的發散角為10°至120°。
[0012]優選的，所述導光棒的入射面與導光方向存在小于90°的夾角Θ ;入射光束垂直所述入射面。因光束入射方向與導光方向存在角度，利于在導光棒內發生全反射。
[0013]進一步優選的，所述導光棒為有機玻璃材質，所述入射面與導光方向的夾角Θ為
43。至 80。ο
[0014]優選的，所述導光體為彌散光纖，其軸向為導光方向；所述出光面覆蓋有離散的反射膜，所述離散的反射膜構成反射位，相對的無反射膜區域構成散射位。
[0015]優選的，在所述彌散光纖周圍設置反射膜以提高光線的利用效率，所述反射膜構成反射層。
[0016]優選的，所述彌散光纖表面除入射面和出光面以外的端面和側表面均涂有反射膜，所述反射膜構成反射層；所述側表面反射層為圓弧狀，其圓心角為192°至240°。
[0017]優選的，所述反射膜為全反射膜或半透半反膜。
[0018]本發明的一種使用激光線光源的液晶顯示背光源技術方案為:
一種使用了所述激光線光源的液晶顯示背光源，包括所述激光線光源和導光板，從激光線光源出射的光從導光板側邊耦合到導光板中；出射光自導光板上表面射出形成面光源。該背光源為側入式背光源。
[0019]優選的，所述導光板內設置有散射網點，所述散射網點分布密度隨與激光線光源的距離逐漸增大。導光板中散射網點的設計規律與導光棒中類似，在靠近光源的地方網點設計的較稀疏或者網點較小，在遠離光源的地方網點設計的較密集或者網點較大。
[0020]本發明另一種使用激光線光源的液晶顯示背光源技術方案為: 一種使用了所述激光線光源的液晶顯示背光源，其特征在于:包括若干所述激光線光源、擴散板和光學膜，若干激光線光源在所述擴散板下方排列，從激光線光源出射的光從擴散板下表面耦合到擴散板中；出射光自擴散板上表面射出并透過上方的光學膜后形成面光源。該背光源為直下式背光源。
[0021]優選的，若干所述激光線光源使用一個激光光源，激光光源出射激光束通過多個半透半反鏡和一個全反射鏡逐級分為若干束，分束激光一一對應耦合入所述激光線光源的導光體中。
[0022]本發明利用激光作為背光光源，提供了結構簡單、制作難度小的激光線光源以及利用該線光源制作的液晶顯示背光源；與現有技術相比，本發明激光線光源具有更加均勻的光強分布，所得到的面光源均勻性也更佳。
【附圖說明】
[0023]圖1 (a)為現有技術側入式背光源原理示意圖；
圖1(b)為現有技術側入式背光源使用的線光源結構示意圖；
圖2為本發明實施例1導光棒原理不意圖；
圖3(a)為實施例1導光棒存在的技術問題的示意圖；
圖3(b)為實施例2增加透鏡的導光棒結構示意圖；
圖4為實施例3設置入射面傾角的導光棒結構不意圖；
圖5為實施例5使用導光棒的側入式背光源結構立體示意圖；
圖6為實施例6使用導光棒的直下式背光源原理示意圖；
圖7為實施例7彌散光纖立體結構示意圖；
圖8為實施例8彌散光纖結構示意圖。
[0024]圖9 (a)為實施例9使用彌散光纖的側入式背光源結構立體示意圖；
圖9(b)為實施例9側入式背光源原理示意圖；
圖10(a)為實施例10使用彌散光纖的直下式背光源原理示意圖；
圖10(b)為實施例10直下式背光源中激光耦合彌散光纖結構示意圖；
其中:
1.線光源；11.PCB板；12.LED燈；21.導光板；22.擴散板；3.光學膜；4.反射層；4U41r.反射膜；42.散射網點；5.導光棒；6.彌散光纖；7.入射光束；71.耦合光；72.出射光；73.散射光；74.全反射光；81.發散透鏡；82.全反鏡；83.半透半反鏡。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖通過實施例對本發明做進一步說明，以便更好地理解本發明。
[0026]實施例1
導光體使用柱狀導光棒，導光棒的材料只要是透明的導光材料即可，可使用有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)材料。
[0027]如圖2所示，本實施例使用橫截面為矩形的長方體導光棒，所述導光棒5有六個面，導光方向沿長側邊方向，其中一個端側面為點光源入射面，一個長側面是出光面，此出光面的出射光形成線光源；在導光棒5的出射面對側設有散射網點42 ;除了出光面和入光面之外，其他面都貼有反射膜。
[0028]入射光束7入射到導光棒5中發生全反射，當全反射光74入射到散射網點42上時反生散射，其全反射條件被破壞，于是部分散射光73從導光棒5的出光面一側出射形成線光源。
[0029]在導光棒5的出光面對側合理設置散射網點，就可以在出光面形成光強分布均勾的線光源。因為入射面那一端光比較強，所以散射網點42的排布規律是從入射面那一端到另一端，其網點排列密度由疏到密，或者網點面積由小到大。由于導光棒5設置散射網點42的側面寬度較小，為了提高設計自由度，散射網點42應該選用較小的網點，例如熱滾壓網點、注塑網點等。
[0030]實施例2
由于部分激光器的光束質量較好，準直性較強，所以當入射光束7垂直于導光棒5入射面時光束可能以直線形式在導光棒5中傳輸而不會發生全反射，如圖3(a)所示。為了解決上述問題，可