專利名稱：一種具有微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)及導(dǎo)光板的制作方法
一種具有樣史光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)及導(dǎo)光板
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)及導(dǎo)光板，特別涉及一種用于被動發(fā) 光平板顯示的微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)及導(dǎo)光板。背景技術(shù)：
現(xiàn)有的被動發(fā)光平板顯示裝置，例如液晶顯示器(Light crystal display, LCD ) 具有重量輕、厚度薄、能耗低、無輻射等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于手機、數(shù)碼相 機、攝影機、mp3等產(chǎn)品。由于液晶材料本身不具備發(fā)光特性，所以需要為其 提供附加光源來實現(xiàn)顯示功能。
如圖1所示，為美囯3M公司于2002/9/3公告的US6443583中所涉及的一 種現(xiàn)有背光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該背光系統(tǒng)包括光源11、導(dǎo)光板12、反射片13、 擴散片14和棱鏡片15、 16,其中棱鏡片15、 16設(shè)置有相互垂直的微棱鏡結(jié)構(gòu)。 光源11所發(fā)出的光線經(jīng)導(dǎo)光板12的入光面進入導(dǎo)光板12內(nèi)部，由設(shè)置在導(dǎo)光 板12的底面下方的反射片13反射并經(jīng)導(dǎo)光板12的出光面輸出。導(dǎo)光板12的 底面進一步設(shè)有網(wǎng)點圖案，以便對導(dǎo)光板12內(nèi)部傳輸光線進行散射，進而實現(xiàn) 面光源輸出并達到均光效果。經(jīng)導(dǎo)光板12的出光面輸出的光線由擴散片14進 行進一步均光后，再由棱鏡片15、 16的微棱鏡結(jié)構(gòu)在相互垂直的兩個方向進行 會聚，使出射光集中到導(dǎo)光板12的出光面法線附近正負25度的范圍內(nèi)，以提 高顯示亮度。
如圖2所示，為另一現(xiàn)有背光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該背光系統(tǒng)同樣包括光 源21、導(dǎo)光板22、反射片23、擴散片24和棱鏡片25,其與圖1所示背光系統(tǒng) 的不同之處在于導(dǎo)光板22的出光面上設(shè)置有V形棱鏡結(jié)構(gòu)(V-cut),而棱鏡 片25為一片鋸齒狀朝下的棱鏡片。通過采用這種結(jié)構(gòu)減少一片棱鏡片，降低制 造成本，同時將光利用率提高了 30%。圖2所示的背光系統(tǒng)雖然可減少一片棱 鏡片、減小了裝置厚度和增加了光能利用率，但導(dǎo)光板的上述V形棱鏡結(jié)構(gòu)的 聚光效果較差，導(dǎo)致光能利用率偏低，而且還容易使導(dǎo)光板產(chǎn)生明暗帶條紋。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)光板出光面的V形棱鏡結(jié)構(gòu)的聚光效果較差，導(dǎo)致
光能利用率低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠提高光能利用率并改善聚光效 果的導(dǎo)光板及使用該導(dǎo)光板的背光模組。
本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種具有微光學(xué)結(jié) 構(gòu)背光系統(tǒng)，所述背光系統(tǒng)包括具有入光面、出光面及與所述出光面相對的 底面的導(dǎo)光板；設(shè)置在所述入光面附近的光源，以及設(shè)置在所述底面附近的反 射片；所述導(dǎo)光板的出光面上設(shè)置有具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)包括 頂端凹陷的圓錐、棱錐、圓臺或棱臺。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)的底寬為l|iim 2000|Lim。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述反射片包括平面反射片或設(shè)置有微反射結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述微反射結(jié)構(gòu)包括微棱鏡、棱錐或棱臺。
根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，所述微反射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸均勻分布或沿遠離 所述入光面的方向上增加；所述微反射結(jié)構(gòu)的分布密度均勻分布或沿遠離所述 入光面的方向上增力口。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，提供一種導(dǎo)光板，所述導(dǎo) 光板包括入光面、出光面及與所述出光面相對的底面，其特征在于所述導(dǎo)光 板的出光面設(shè)置有具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明 一優(yōu)選實施例，所述具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)包括 頂端凹陷的圓錐、棱錐、圓臺或棱臺。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供一種導(dǎo)光板，利用該導(dǎo)光板具有頂端凹陷 區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)對出射光進行會聚，增加了系統(tǒng)的光能利用率。此外， 本發(fā)明的導(dǎo)光板進一步結(jié)合具有微反射結(jié)構(gòu)的反射片，利用反射片的微反射結(jié)
場，可以避免使用傳統(tǒng)的棱鏡片，減少裝置的元件數(shù)量，實現(xiàn)裝置的高度集成， 并提高光能利用率、降低成本。


圖l是一種現(xiàn)有背光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是另一種現(xiàn)有背光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)及導(dǎo)光板一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明該具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)的剖面示意圖6是本發(fā)明微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)具有頂端凹陷區(qū)域的棱錐的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)為棱臺的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)為棱錐的結(jié)構(gòu)示意圖9是本發(fā)明反射片一實施例的結(jié)構(gòu)^ 部放大示意圖IO是本發(fā)明反射片的微反射結(jié)構(gòu)另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖11是本發(fā)明反射片的微^^射結(jié)構(gòu)再一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖12是本發(fā)明反射片的微反射結(jié)構(gòu)的排列方式一實施例的示意圖13是本發(fā)明反射片的孩i反射結(jié)構(gòu)的排列方式另一實施例的示意圖。具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖3 ~圖8所示，圖3是本發(fā)明具有微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)及導(dǎo)光板一實施 例的結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例的背光系統(tǒng)中包括光源31、導(dǎo)光板32以及反射 片33。其中，導(dǎo)光板32包括用于接收光源31發(fā)出光線的入光面、用于出射光 線的出光面以及與出光面相對的底面，在該導(dǎo)光板32的出光面上設(shè)置有微光學(xué) 聚光結(jié)構(gòu)321 ，圖4即為該微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)321具有頂端凹陷區(qū)域的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖5為該具有頂端凹陷區(qū)域結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，圖6所示為具有頂端凹陷區(qū)域 的棱錐的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7所示為^t光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)為棱臺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8 所示為微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)為棱錐的結(jié)構(gòu)示意圖；總之，該微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)321包 括頂端凹陷的圓錐、棱錐、圓臺、棱臺或其它悉知的形狀。為了實現(xiàn)出射光有 較高的均勻性，微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)可以設(shè)計出不同的排列方式，如結(jié)構(gòu)尺寸全部 一致或沿遠離入光面的方向逐漸增大；或分布密度全部一致或沿遠離入光面的 方向逐漸增大，結(jié)構(gòu)單元的底寬一般為l)Lim 2000|Lim。導(dǎo)光板32的形狀可采用 平板形、楔形或者其它適當(dāng)形狀，厚度通常為0.5mm-10mm，材料從透光性材 料中選取，通常采用丙烯基樹脂或聚碳酸酯樹脂，優(yōu)選是扭射率為1.49的聚甲 基丙烯酸甲脂(PMMA)。微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)321可采用微光學(xué)、二元光學(xué)加工方 法制成，例如成型或激光直寫法、光刻、蝕刻方法等方法。光源31可采用目前 公知的LED光源、冷陰極熒光燈管或者其它適當(dāng)光源，并以適當(dāng)方式設(shè)置在導(dǎo) 光板32的入光面附近。反射片33則設(shè)置在導(dǎo)光板32的底面的下方，用于反射 從該底面透出的光線。該底面還可以進一步包括各種散射結(jié)構(gòu)，例如印刷網(wǎng)點 或者以成型方式制成的散射網(wǎng)點，以便對導(dǎo)光板32內(nèi)部的傳輸光線進行散射， 進而實現(xiàn)面光源輸出并保持導(dǎo)光板32出光的均勻性。
本發(fā)明的反射片可以設(shè)置成平面反射或是微反射結(jié)構(gòu)，該微反射結(jié)構(gòu)包括 微棱鏡、棱錐或棱臺。如圖9所示，圖9是本發(fā)明的反射片一實施例的結(jié)構(gòu)及 局部放大示意圖。在本實施例中，反射片33上的微反射結(jié)構(gòu)為棱鏡形331,具 有與導(dǎo)光板32的出光面相傾斜的反射面。經(jīng)導(dǎo)光板32的底面透射的光由棱鏡 形331的反射面以預(yù)定角度反射后再次進入導(dǎo)光板32,并經(jīng)導(dǎo)光板32出光面的 微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)321會聚后出射。在本實施例中，棱鏡形331的底寬優(yōu)選為10jLim -1000|um,并且通過改變棱鏡形331的底角(反射面傾角)、高度以及分布密度 來調(diào)節(jié)經(jīng)導(dǎo)光板32的底面透出的光線的反射方向，由此垂直該棱鏡形起331的 延伸方向?qū)?dǎo)光板32的內(nèi)部傳輸光線進行會聚、調(diào)制。而導(dǎo)光板32的出光面 的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)321則進一步在對光線進行會聚和調(diào)制，由此實現(xiàn)出射光的 兩次會聚。
本發(fā)明的微反射結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實際情況設(shè)計出不同形式的結(jié)構(gòu)，例如，圖 10和圖11中分別公開了適用于本發(fā)明的反射片的兩種不同形式的微反射結(jié)構(gòu)， 其中圖10的孩i反射結(jié)構(gòu)為棱臺形，而圖11的樣i反射結(jié)構(gòu)則為棱錐形。本發(fā)明 的微反射結(jié)構(gòu)可以通過在預(yù)定材料的基板上直接成型制成，或以微光學(xué)、二元 光學(xué)加工方法，例如激光直寫法、光刻、蝕刻方法等纟鼓加工方法制出所需形狀 的結(jié)構(gòu)，并在該結(jié)構(gòu)表面涂敷適當(dāng)材料的反射涂層實現(xiàn)。
此外，為了實現(xiàn)出射亮度峰值調(diào)節(jié)和高均勻性，可以根據(jù)不同的設(shè)計需要 對微反射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸和分布密度進行調(diào)節(jié)，可以是一致的或是沿遠離入光 面的方向逐漸增加。如圖12和圖13所示，圖12中的微反射結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)尺寸 一致、分布密度也一致的排列方式，而圖13的微反射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸則是在遠 離導(dǎo)光板入光面方向上逐漸增加，以便根據(jù)距導(dǎo)光板入光面的距離調(diào)節(jié)反射強
度和角度，實現(xiàn)出射光場的亮度峰值調(diào)節(jié)和高均勻性。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，利用反射片微反射結(jié)構(gòu)的反射面對光進行反射，通過 改變反射面的傾角來會聚、調(diào)制出射光場，并配合導(dǎo)光板的具有凹陷區(qū)域的結(jié) 構(gòu)單元的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)，使得導(dǎo)光板的出射光可以調(diào)節(jié)到理想視場，可以避 免使用傳統(tǒng)的棱鏡片，可以減少裝置的元件數(shù)量，實現(xiàn)裝置的高度集成，并提 高光能利用率、降低成本。此外，本發(fā)明的反射片可以解決傳統(tǒng)平面反射片應(yīng) 用到集成導(dǎo)光板中出現(xiàn)的亮度偏離問題，很好地把出射光場的峰值調(diào)節(jié)到我們 所需要的視場，具有很強的靈活性。通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的背光系統(tǒng)的
亮度指標(biāo)可以達到傳統(tǒng)雙棱鏡片配置的背光系統(tǒng)的1 - 1.5倍，并且光能利用率 高，均勻性好。
在上述實施例中，僅對本發(fā)明進行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在 不脫離本發(fā)明所保護的范圍和精神的情況下，可根據(jù)不同的實際需要設(shè)計出各 種實施方式。
權(quán)利要求
1.一種具有微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)，所述背光系統(tǒng)包括具有入光面、出光面及與所述出光面相對的底面的導(dǎo)光板；設(shè)置在所述入光面附近的光源，以及設(shè)置在所述底面附近的反射片；其特征在于所述導(dǎo)光板的出光面上設(shè)置有具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光系統(tǒng)，其特征在于所述具有頂端凹陷區(qū)域 的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)包括頂端凹陷的圓錐、棱錐、圓臺或棱臺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的背光系統(tǒng)，其特征在于所述微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)的 底寬為lnm 2000|um。
4. 根據(jù)權(quán)利要求]所述的背光系統(tǒng)，其特征在于所述反射片包括平面反 射片或設(shè)置有微反射結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的背光系統(tǒng)，其特征在于所述微反射結(jié)構(gòu)包括微 棱鏡、棱錐或棱臺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的背光系統(tǒng)，其特征在于所述微反射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 尺寸均勻分布或沿遠離所述入光面的方向上增加；所述微反射結(jié)構(gòu)的分布密度 均勻分布或沿遠離所述入光面的方向上增加。
7. —種導(dǎo)光板，所述導(dǎo)光板包括入光面、出光面及與所述出光面相對的底 面，其特征在于所述導(dǎo)光板的出光面設(shè)置有具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光 結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)光板，其特征在于所述具有頂端凹陷區(qū)域的 微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)包括頂端凹陷的圓錐、棱錐、圓臺或棱臺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有微光學(xué)結(jié)構(gòu)背光系統(tǒng)，所述背光系統(tǒng)包括具有入光面、出光面及與所述出光面相對的底面的導(dǎo)光板；設(shè)置在所述入光面附近的光源，以及設(shè)置在所述底面附近的反射片；所述導(dǎo)光板的出光面上設(shè)置有具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)。同時，本發(fā)明亦涉及一種導(dǎo)光板，所述導(dǎo)光板包括入光面、出光面及與所述出光面相對的底面，所述導(dǎo)光板的出光面設(shè)置有具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)。通過采用上述結(jié)構(gòu)，利用具有頂端凹陷區(qū)域的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)對出射光進行會聚，增加了系統(tǒng)的光能利用率。此外，本發(fā)明的背光系統(tǒng)進一步結(jié)合具有微反射結(jié)構(gòu)的反射片，利用反射片的微反射結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光板出光面的微光學(xué)聚光結(jié)構(gòu)使得導(dǎo)光板的出射光可以調(diào)節(jié)到理想視場，可以避免使用傳統(tǒng)的棱鏡片，減少裝置的元件數(shù)量，實現(xiàn)裝置的高度集成，并提高光能利用率、降低成本。
文檔編號G02F1/13GK101349834SQ200710147059
公開日2009年1月21日 申請日期2007年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者平 徐, 黃潔鋒 申請人:深圳大學(xué);徐 平