直下式激光背光模组设计

发布时间：2020-07-24 05:13

【摘要】：液晶显示技术是现在主流的平板显示技术。液晶不能自发光,需要背光像源提供显示图像的能量。背光源的性能在一定程度上决定了图像质量,所以为了显示更好的图像,提升背光源的性能是一种直接手段。与传统光源相比,激光的光谱窄,具有较高的色纯度,具有较好的色彩表现能力。但激光二极管用于直下式背光模组时,激光发出的光斑必须要经过扩束整形匀光,以形成满足亮度和形状要求的面光源。本论文选用衍射光学元件(Diffractive Optical Element,DOE)作为激光光束整形匀光器件,并设计了基于DOE的激光背光模组结构。基于基尔霍夫衍射公式和GS算法设计了整形DOE的相位分布,并对设计的DOE相位进行仿真验证。根据仿真结果,对衍射光斑存在枕形畸变问题进行优化设计,将仿真衍射光斑形成期望的较均匀的矩形光斑。在较短的距离上直接利用DOE整形,设计的DOE的采样间距较小,制备成本高、周期长。为了提升制备效率和降低成本,设计了一种新的激光背光结构。其中采用两个衍射元件,整形DOE和扩展光栅,能够在较小距离上形成更大面积的衍射光斑。新结构中所用的衍射元件具有大间距、易于制备的特点,能有效地降低制备成本、提升制备效率。按照设计结果,利用无掩膜直写光刻技术对整形DOE和扩展光栅进行制备。针对制备条件,优化制备参数,得到具有较好面型的衍射器件。搭建实际系统进行了测试。测试结果表明:利用设计的背光结构能有效地将激光二极管出射的高斯分布的光束在衍射面上整形成较均匀的矩形光束,平均亮度能达到34427 cd/m~2,均匀度能达到74.2%。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN873.93;TN24
【图文】：

显示技术,色域

图 1.1 各种显示技术的色域分布[9]olor gamut distribution of various display tech技术以投影显示为主，市场上已经有越较长的投影距离，投影设备整体体积反射幕布,这些都限制了激光投影显示始于近十年，现在仍主要处于实验室阶，稍显落后。背光结构的形式以激光结电机设计的采用红色激光和蓝绿 LED 视已经产品化[17]。2013 年，山东大学。之后北京工业大学和长春理工大学展与现状ser Diode，LD）体积小，能放置在背

出光,激光,导光板

第一章绪论[18,21,22]。国内，北京工业大学的王志平等人设背光模组[19]。这些方式虽然利用了激光色纯上提升了背光模组整体的亮度和色域，但是光亮度和显色能力提升有限。光模组各国研究员给出了不同的解决方案。ba 在 2007 年设计了一种侧入式激光背光结构他们利用光纤将三基色的激光混合成白光。在 V 型槽。当光线传输到输出端时，光线在槽侧出射。光纤的出光面与导光板接触，出射的导光板中传输形成均匀的背光从导光板的输

原理图,出光,凹槽,光纤

图 1.2 侧出光纤侧入式激光背光结构[23]Fig 1.2 Side-lit laser backlight structure with leaky fiber[23]，日本 Yuuto Okuda 等研究人员同样是利用光纤设计了一，该直下式背光模组的结构和原理图如图 1.3 所示[24]。他们槽，这些凹槽会破坏光纤在凹槽处的传输结构。当激光通过位置时，由于光纤结构被破坏，光线会从凹槽处泄露到光纤凹槽处形成一个点光源。光纤上不同位置的凹槽组合形成扩散膜对各个凹槽出射的光线进一步扩散，形成均匀的面光要较长的混光距离才能形成均匀的面光源。

【参考文献】