專利名稱：亞微米光柵導光板與背光模組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)均勻照明的亞微米光柵導光板，以及采用該亞微米光柵導光板的 背光模組。
背景技術：
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、導光板 15、散射板16、棱鏡片17，其中導光板15包括導光基體151、入光面152、下表面153、截 面154、出光面155，下表面153上設置散射網點18，緊貼著入光面152、下表面153、截面 154分別設置第一反射板12、第二反射板13、第三反射板14。該液晶面板20的上表面設置 濾色片21、上偏振片22，液晶面板20的下表面設置下偏振片23。該光源11相對導光板15 的入光面152設置，該導光板15、散射板16、棱鏡片17依次層疊設置。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耦合進入導光基體151后，照 射到散射網點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。現(xiàn)有的背光模組10中使用了散射網點18 和散射板16提高照明均勻性，而散射網點14和散射板16對光的散射和吸收很嚴重，導致了 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)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種亞微米光柵導光板與背光模組，應用于現(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)明的技術方案如下
一種亞微米光柵導光板，包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期大小隨著遠離入光面端呈分段遞減分布，并且每一段內的亞微米光柵結構為等周期光柵，周期大 小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構 向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返回導光基體中傳播的反射衍射光。
一種亞微米光柵導光板，包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期隨著 遠離入光面端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生 衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返 回導光基體中傳播的反射衍射光。
一種背光模組，包括光源、導光板和反射板，其特征在于所述導光板采用亞微米光柵 導光板，該亞微米光柵導光板包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期大小隨著遠離入光 面端呈分段遞減分布，并且每一段內的亞微米光柵結構為等周期光柵，周期大小為亞微米量 級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透 射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返回導光基體中傳播的反射衍射光。
一種背光模組，包括光源、導光板和反射板，其特征在于所述導光板采用亞微米光柵 導光板，該亞微米光柵導光板包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期隨著遠離入光面端 呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生衍射，衍射光 包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返回導光基體中 傳播的反射衍射光。
上述技術方案中，所述的亞微米光柵結構的周期大小從0.8/洲遞減至0.2/ZW。所述導光 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光板以及采用該亞微米光柵導光板的背光模組，具有以下優(yōu) 點亞微米光柵導光板的出光面為設有亞微米光柵結構的出光面，當光入射到出光面上的亞 微米光柵結構時會發(fā)生衍射，亞微米光柵結構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。采用亞微米光柵導光板的背光模組不再需要現(xiàn)有技術的 散射網點和散射板，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點和散射板，采用亞微米光柵導光板的背光模組集成度高。


圖1為一種現(xiàn)有技術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光板第一實施例的結構示意圖。 圖3為本發(fā)明第一實施例所述的導光基體的出光面上的亞微米光柵結構的局部示意圖。 圖4為本發(fā)明第一實施例所述的采用亞微米光柵導光板的背光模組的結構示意圖。 圖5為本發(fā)明第二實施例的背光模組的結構示意圖。
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 —導光板；151—導光基體；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 —亞微米光柵導光板；36 —亞微米光柵結構；361—第一分段；362 —第二分段；
363—第三分段。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖2、圖3所示為本發(fā)明所述的亞微米光柵導光板30第一實施例的結構示意圖。該亞 微米光柵導光板30包括導光基體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是一個設計有亞微米光柵結構36的面，出光面 155上的亞微米光柵結構36的周期大小隨著遠離入光面152端呈分段遞減分布，并且每一段 內的亞微米光柵結構為等周期光柵，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構的周期大小從遞減至0.2//m;導光基體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光板30的背光模組10的結構 示意圖。光源11發(fā)出的光從導光基體31的入光面152耦合進入導光基體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。當光入射出光面155上的亞微米光柵結構 36時會發(fā)生衍射。依據光柵衍射原理，亞微米光柵結構36對入射光衍射時，其衍射光包括 透過亞微米光柵結構36向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構36反射后返回導光基體 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構36時所對應的 周期大小決定的。該亞微米光柵結構的周期大小隨著遠離入光面端呈分段遞減分布，并且每 一段內的亞微米光柵結構為等周期光柵，周期大小為亞微米量級；所述的亞微米光柵結構的 周期大小從0.8/zm遞減至0.2/zm;導光基體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 結構36的反射衍射光的衍射效率隨著遠離入光面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 反射回到導光基體31內繼續(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)有技術的散射網點和散射板，集成度 高，減少了吸收和散射導致光能的損失，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光板，包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期隨 著遠離入光面端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā) 生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后 返回導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光板的背光模組10的結構實施例的示意圖。該實 施例是第一實施例的一種改進，結構上與第一實施例大致相同，不同之處在于該亞微米光 柵結構的周期大小隨著遠離入光面端呈連續(xù)遞減分布。其工作原理與第一實施例相同。
權利要求
1、一種亞微米光柵導光板，包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期大小隨著遠離入光面端呈分段遞減分布，并且每一段內的亞微米光柵結構為等周期光柵，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返回導光基體中傳播的反射衍射光。
2、 —種亞微米光柵導光板，包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期隨 著遠離入光面端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā) 生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后 返回導光基體中傳播的反射衍射光。
3、 一種背光模組，包括光源、導光板和反射板，其特征在于所述導光板采用亞微米光 柵導光板，該亞微米光柵導光板包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期大小隨著遠離入 光面端呈分段遞減分布，并且每一段內的亞微米光柵結構為等周期光柵，周期大小為亞微米 量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生衍射，衍射光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的 透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返回導光基體中傳播的反射衍射光。
4、 一種背光模組，包括光源、導光板和反射板，其特征在于所述導光板采用亞微米光 柵導光板，該亞微米光柵導光板包括導光基體、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構的面，該亞微米光柵結構的周期隨著遠離入光面 端呈連續(xù)遞減分布，周期大小為亞微米量級；所述亞微米光柵結構對入射光發(fā)生衍射，衍射 光包括透過亞微米光柵結構向上傳播的透射衍射光和被亞微米光柵結構反射后返回導光基體 中傳播的反射衍射光。
5、 根據權利要求l、 2、 3或4所述的亞微米光柵導光板，其特征在于所述亞微米光柵 結構的周期大小從0.8"遞減至0.2//m。
6、 根據權利要求l、 2、 3或4所述的亞微米光柵導光板，其特征在于所述導光基體材 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
亞微米光柵導光板與背光模組，屬于光學液晶顯示技術領域。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光板，該導光板出光面設計成亞微米光柵結構，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光板內部，使其在導光板內部傳播并從導光板出光面照度較弱的區(qū)域出射導光板，勻化了出光面的光能分布，實現(xiàn)了均勻照明。本發(fā)明結構簡單，實施效果顯著，利用亞微米光柵導光板實現(xiàn)均勻背光照明，可以替代現(xiàn)有技術中的散射網點和散射板，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