專利名稱：亞微米光柵導(dǎo)光板與背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)均勻照明的亞微米光柵導(dǎo)光板，以及采用該亞微米光柵導(dǎo)光板的 背光模組。
背景技術(shù)：
由于液晶本身不發(fā)光，因此需要一個背光模組為液晶顯示器提供有足夠亮度和均勻照度 的背光照明。
一種現(xiàn)有技術(shù)的背光模組如圖1所示，該背光模組10與液晶面板20組成液晶顯示裝置 100。該背光模組IO包括光源11、第一反射板12、第二反射板13、第三反射板14、導(dǎo)光板 15、散射板16、棱鏡片17，其中導(dǎo)光板15包括導(dǎo)光基體151、入光面152、下表面153、截 面154、出光面155，下表面153上設(shè)置散射網(wǎng)點18，緊貼著入光面152、下表面153、截面 154分別設(shè)置第一反射板12、第二反射板13、第三反射板14。該液晶面板20的上表面設(shè)置 濾色片21、上偏振片22，液晶面板20的下表面設(shè)置下偏振片23。該光源11相對導(dǎo)光板15 的入光面152設(shè)置，該導(dǎo)光板15、散射板16、棱鏡片17依次層疊設(shè)置。該液晶面板20位于 背光模組10的上方。
在現(xiàn)有的背光模組10中，光源11發(fā)出的光從入光面152耦合進(jìn)入導(dǎo)光基體151后，照 射到散射網(wǎng)點18上的光會發(fā)生散射，并從出光面155向上出射；被散射網(wǎng)點18散射后出光 面154出射光的照明均勻性得到提高，從出光面155出射的光透過散射板16后也會發(fā)生散射， 出射光的照明均勻性得到進(jìn)一步提高；棱鏡片17用來控制出射光的出光角度，光透過棱鏡片 17之后出光角度變小，增大了垂直方向上的光強?，F(xiàn)有的背光模組10中使用了散射網(wǎng)點18 和散射板16提高照明均勻性，而散射網(wǎng)點14和散射板16對光的散射和吸收很嚴(yán)重，導(dǎo)致了 光能損失，降低了光能利用率。另外，該背光模組10對散射網(wǎng)點18和散射板16的采用不利 于背光模組的集成化需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種亞微米光柵導(dǎo)光板與背光模組，應(yīng)用于現(xiàn)有的液晶顯示器背光 系統(tǒng)中，實現(xiàn)均勻照明，提高液晶顯示器的光能利用率。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種亞微米光柵導(dǎo)光板，包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截面 的出光面，其特征在于所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小隨著遠(yuǎn)離入光面端呈分段遞減分布，并且每一段內(nèi)的亞微米光柵結(jié)構(gòu)為等周期光柵，周期大 小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu) 向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
一種亞微米光柵導(dǎo)光板，包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截面 的出光面，其特征在于所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期隨著 遠(yuǎn)離入光面端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生 衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返 回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
一種背光模組，包括光源、導(dǎo)光板和反射板，其特征在于所述導(dǎo)光板采用亞微米光柵 導(dǎo)光板，該亞微米光柵導(dǎo)光板包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截面 的出光面，所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小隨著遠(yuǎn)離入光 面端呈分段遞減分布，并且每一段內(nèi)的亞微米光柵結(jié)構(gòu)為等周期光柵，周期大小為亞微米量 級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透 射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
一種背光模組，包括光源、導(dǎo)光板和反射板，其特征在于所述導(dǎo)光板采用亞微米光柵 導(dǎo)光板，該亞微米光柵導(dǎo)光板包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截面 的出光面，所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期隨著遠(yuǎn)離入光面端 呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生衍射，衍射光 包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返回導(dǎo)光基體中 傳播的反射衍射光。
上述技術(shù)方案中，所述的亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小從0.8/洲遞減至0.2/ZW。所述導(dǎo)光 基體材料為聚甲基丙烯酸甲酯，所述入光面和下表面的夾角為45°~90°。
本發(fā)明提出的亞微米光柵導(dǎo)光板以及采用該亞微米光柵導(dǎo)光板的背光模組，具有以下優(yōu) 點亞微米光柵導(dǎo)光板的出光面為設(shè)有亞微米光柵結(jié)構(gòu)的出光面，當(dāng)光入射到出光面上的亞 微米光柵結(jié)構(gòu)時會發(fā)生衍射，亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光的衍射使得光能量在出光面重新分配， 從而使得出光面出射的光照度均勻。采用亞微米光柵導(dǎo)光板的背光模組不再需要現(xiàn)有技術(shù)的 散射網(wǎng)點和散射板，即可實現(xiàn)均勻照明，由于無散射損失和吸收損失，光能利用率得到提高。 另外，由于不再需要散射網(wǎng)點和散射板，采用亞微米光柵導(dǎo)光板的背光模組集成度高。


圖1為一種現(xiàn)有技術(shù)的背光模組與液晶面板組成液晶顯示裝置平面示意圖。圖2為本發(fā)明所述的亞微米光柵導(dǎo)光板第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明第一實施例所述的導(dǎo)光基體的出光面上的亞微米光柵結(jié)構(gòu)的局部示意圖。 圖4為本發(fā)明第一實施例所述的采用亞微米光柵導(dǎo)光板的背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明第二實施例的背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中IO —背光模組；ll一光源；12 —第一反射板；13—第二反射板；14一第三反射板; 15 —導(dǎo)光板；151—導(dǎo)光基體；152 —入光面；153 —下表面；154 —截面；155—出光面；16 一散射板；17 —棱鏡片；18 —散射網(wǎng)點；20 —液晶面板；21—濾色片；22 —上偏振片；23 — 下偏振片；30 —亞微米光柵導(dǎo)光板；36 —亞微米光柵結(jié)構(gòu)；361—第一分段；362 —第二分段；
363—第三分段。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖2、圖3所示為本發(fā)明所述的亞微米光柵導(dǎo)光板30第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該亞 微米光柵導(dǎo)光板30包括導(dǎo)光基體31、入光面152、下表面153、截面154、以及連接入光面 152和截面154的出光面155。該出光面155是一個設(shè)計有亞微米光柵結(jié)構(gòu)36的面，出光面 155上的亞微米光柵結(jié)構(gòu)36的周期大小隨著遠(yuǎn)離入光面152端呈分段遞減分布，并且每一段 內(nèi)的亞微米光柵結(jié)構(gòu)為等周期光柵，周期大小為亞微米量級；如圖3所示，其中第一分段361、 第二分段362和第三分段363各自分段內(nèi)的亞微米光柵為等周期光柵，周期大小為亞微米量 級。本實施例中，所述的亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小從遞減至0.2//m;導(dǎo)光基體31 材料為聚甲基丙烯酸甲酯，入光面和下表面的夾角為45°~90°，入光面152和下表面153的 夾角優(yōu)選為45° 。
如圖4所示為本發(fā)明第一實施例所述的采用亞微米光柵導(dǎo)光板30的背光模組10的結(jié)構(gòu) 示意圖。光源11發(fā)出的光從導(dǎo)光基體31的入光面152耦合進(jìn)入導(dǎo)光基體31， 一部分光直接 入射出光面155，另一部分光入射下表面153，這部分光經(jīng)第一反射板12、第二反射板13和 第三反射板14多次反射后也向上入射出光面155。當(dāng)光入射出光面155上的亞微米光柵結(jié)構(gòu) 36時會發(fā)生衍射。依據(jù)光柵衍射原理，亞微米光柵結(jié)構(gòu)36對入射光衍射時，其衍射光包括 透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)36向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)36反射后返回導(dǎo)光基體 31中傳播的反射衍射光。反射衍射光的衍射效率是由光入射亞微米光柵結(jié)構(gòu)36時所對應(yīng)的 周期大小決定的。該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小隨著遠(yuǎn)離入光面端呈分段遞減分布，并且每 一段內(nèi)的亞微米光柵結(jié)構(gòu)為等周期光柵，周期大小為亞微米量級；所述的亞微米光柵結(jié)構(gòu)的 周期大小從0.8/zm遞減至0.2/zm;導(dǎo)光基體31材料為聚甲基丙烯酸甲酯，入光面和下表面的夾角為45°~90°，入光面152和下表面153的夾角優(yōu)選為45°。該出光面155上的亞微米光柵 結(jié)構(gòu)36的反射衍射光的衍射效率隨著遠(yuǎn)離入光面152端呈遞減趨勢。通過對不同區(qū)域入射光 的反射衍射光的衍射效率的控制，使得出光面155上照度較強區(qū)域的入射光有更多的光能被 反射回到導(dǎo)光基體31內(nèi)繼續(xù)傳播，并從出光面155上照度較弱區(qū)域出射，勻化了出光面155 的光能分布，實現(xiàn)了均勻照明。該背光模組不再需要現(xiàn)有技術(shù)的散射網(wǎng)點和散射板，集成度 高，減少了吸收和散射導(dǎo)致光能的損失，提高液晶顯示器的光能利用率。
本發(fā)明提供的第二種亞微米光柵導(dǎo)光板，包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連 接入光面和截面的出光面，所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期隨 著遠(yuǎn)離入光面端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā) 生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后 返回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
如圖5所示為采用第二種亞微米光柵導(dǎo)光板的背光模組10的結(jié)構(gòu)實施例的示意圖。該實 施例是第一實施例的一種改進(jìn)，結(jié)構(gòu)上與第一實施例大致相同，不同之處在于該亞微米光 柵結(jié)構(gòu)的周期大小隨著遠(yuǎn)離入光面端呈連續(xù)遞減分布。其工作原理與第一實施例相同。
權(quán)利要求
1、一種亞微米光柵導(dǎo)光板，包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截面的出光面，其特征在于所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小隨著遠(yuǎn)離入光面端呈分段遞減分布，并且每一段內(nèi)的亞微米光柵結(jié)構(gòu)為等周期光柵，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
2、 —種亞微米光柵導(dǎo)光板，包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截 面的出光面，其特征在于所述出光面為亞撅米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期隨 著遠(yuǎn)離入光面端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā) 生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后 返回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
3、 一種背光模組，包括光源、導(dǎo)光板和反射板，其特征在于所述導(dǎo)光板采用亞微米光 柵導(dǎo)光板，該亞微米光柵導(dǎo)光板包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截 面的出光面，所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期大小隨著遠(yuǎn)離入 光面端呈分段遞減分布，并且每一段內(nèi)的亞微米光柵結(jié)構(gòu)為等周期光柵，周期大小為亞微米 量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的 透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返回導(dǎo)光基體中傳播的反射衍射光。
4、 一種背光模組，包括光源、導(dǎo)光板和反射板，其特征在于所述導(dǎo)光板采用亞微米光 柵導(dǎo)光板，該亞微米光柵導(dǎo)光板包括導(dǎo)光基體、入光面、下表面、截面以及連接入光面和截 面的出光面，所述出光面為亞微米光柵結(jié)構(gòu)的面，該亞微米光柵結(jié)構(gòu)的周期隨著遠(yuǎn)離入光面 端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結(jié)構(gòu)對入射光發(fā)生衍射，衍射 光包括透過亞微米光柵結(jié)構(gòu)向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結(jié)構(gòu)反射后返回導(dǎo)光基體 中傳播的反射衍射光。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的亞微米光柵導(dǎo)光板，其特征在于所述亞微米光柵 結(jié)構(gòu)的周期大小從0.8"遞減至0.2//m。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4所述的亞微米光柵導(dǎo)光板，其特征在于所述導(dǎo)光基體材 料為聚甲基丙烯酸甲酯，所述入光面和下表面的夾角為45°~90° 。
全文摘要
亞微米光柵導(dǎo)光板與背光模組，屬于光學(xué)液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開了一種用于實現(xiàn)均勻背光照明的亞微米光柵導(dǎo)光板，該導(dǎo)光板出光面設(shè)計成亞微米光柵結(jié)構(gòu)，光柵周期大小為亞微米量級并且光柵周期呈分段分布。該亞微米光柵基于光柵對入射光衍射時存在反射衍射光的原理將導(dǎo)光板出光面上照度較強區(qū)域的光能量有選擇的再反射回到導(dǎo)光板內(nèi)部，使其在導(dǎo)光板內(nèi)部傳播并從導(dǎo)光板出光面照度較弱的區(qū)域出射導(dǎo)光板，勻化了出光面的光能分布，實現(xiàn)了均勻照明。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實施效果顯著，利用亞微米光柵導(dǎo)光板實現(xiàn)均勻背光照明，可以替代現(xiàn)有技術(shù)中的散射網(wǎng)點和散射板，減少了散射和吸收，提高了光能利用率。
文檔編號G02B6/00GK101566703SQ20091008623
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者可 牛, 譚峭峰, 金國藩 申請人:清華大學(xué)