專利名稱：子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種子像素匹配型光子晶 體導(dǎo)光板。
背景技術(shù)：
由于液晶顯示面板中的液晶本身不具有發(fā)光特性，因此需要給液晶顯示面板提供 背光模組，其作用在于向液晶顯示面板提供亮度充分且分布均勻的面光源。為了達(dá)到亮度 及分布的要求，在導(dǎo)光板底部反射層存在散射網(wǎng)點(diǎn)來破壞導(dǎo)光板中光的全反射，同時(shí)出光 面外還會(huì)有擴(kuò)散膜、增亮膜等結(jié)構(gòu)。目前背光模組的主要作用是提供亮度充分且分布均勻的面光源，并沒有考慮背光 模組的出光及顏色與液晶屏面板上的像素進(jìn)行匹配。由于液晶顯示面板中存在一個(gè)彩色濾 光片，它會(huì)把不屬于本子像素顏色的光吸收掉，如紅色子像素對(duì)應(yīng)的濾光片會(huì)把藍(lán)、綠光吸 收掉。因此，背光模組出射的光的利用率較低，會(huì)損失約三分之二的光。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號(hào)CN101086577記載了一種“LED照 明的LCD背光源結(jié)構(gòu)”，對(duì)于背光模組的概念有一定的改進(jìn)。該技術(shù)提出將一熒光粉層制作 在光學(xué)膜組上。此熒光粉層包括一個(gè)襯底，襯底上刻有柵槽，柵槽是條狀的或是點(diǎn)陣的，對(duì) 應(yīng)于LCD像素。柵槽中熒光粉的選擇是根據(jù)背光源所用的LED燈來確定的如果是大功率 紫外線LED，則柵槽中依次添入紅、綠、藍(lán)三種顏色的熒光粉；如果是大功率藍(lán)色LED，則柵 槽中間隔依次添充紅、綠熒光粉。該技術(shù)提到使用熒光粉被激發(fā)出的光來對(duì)應(yīng)液晶顯示屏 面板上的子像素。但是對(duì)熒光粉來說，轉(zhuǎn)換效率與穩(wěn)定性是一個(gè)挑戰(zhàn)，目前對(duì)于紅、綠、藍(lán)三 色的熒光粉還沒有轉(zhuǎn)換效率高同時(shí)穩(wěn)定性也好的產(chǎn)品，這限制了光利用率的提升。同時(shí)面 板對(duì)于顯示色域及白光純度的要求，對(duì)于熒光粉的配比也提出了很高的挑戰(zhàn)。所以，目前還沒有一種很好的導(dǎo)光板設(shè)計(jì)方案，可以在從導(dǎo)光板出光面出光時(shí)，便 分成與面板中子像素相對(duì)的紅、綠、藍(lán)三色光，以實(shí)現(xiàn)最終顯示面板的高效率、高亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板， 其出光面上分布的二維光子晶體單元與液晶顯示器面板中子像素的位置相對(duì)應(yīng)，通過控制 二維光子晶體單元的周期來選擇衍射光的特征波段，這樣可以實(shí)現(xiàn)面板中彩色濾光片的功 能?？紤]到子像素間衍射光可能發(fā)生串?dāng)_及面板上ITO導(dǎo)線對(duì)液晶造成的不可預(yù)知的影 響，要在各個(gè)單元間涂敷高反射率的材料，可以是金屬鍍膜。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所述導(dǎo)光板為多面體結(jié)構(gòu)，包括一個(gè) 出光面、一個(gè)底面以及至少一個(gè)入光面和至少一個(gè)側(cè)面，其中出光面與底面相對(duì)設(shè)置，入 光面的兩側(cè)分別與出光面和底面相接。所述的導(dǎo)光板出光面上設(shè)有與液晶顯示器面板子像 素相對(duì)應(yīng)的光柵陣列，導(dǎo)光板底面設(shè)有反射層。所述的光柵陣列是指若干個(gè)呈隊(duì)列形依次排列且與液晶顯示器面板的每一個(gè)子像素位置一一對(duì)應(yīng)的二維光子晶體單元，根據(jù)對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)不同的子像素，二維光子晶體 陣列的基矢方向的周期分別為兩個(gè)基矢方向的周期，兩個(gè)基矢方向的周期各不相同。所述的呈隊(duì)列形依次排列是指若干個(gè)二維光子晶體單元沿入光面至側(cè)面方向以 平行隊(duì)列方式正對(duì)排列或交錯(cuò)排列，隊(duì)列之間的間距相同或滿足貝塞爾函數(shù)分布，隊(duì)列內(nèi) 的二維光子晶體單元間距相等并順序排列。所述的順序排列是指隊(duì)列內(nèi)各個(gè)二維光子晶體單元以其兩個(gè)基矢方向的周期中 沿入光面至側(cè)面方向的入射晶格周期a的升序或降序循環(huán)排列。所述的二維光子晶體單元是指具有相同周期的透射型二維光子晶體，該透射型二 維光子晶體的兩個(gè)基矢方向的周期為沿入光面至側(cè)面方向的入射晶格周期a和與之相垂 直的垂直晶格周期b，其中(b/a) >2。所述的二維光子晶體單元為矩形形狀，其特征尺寸，即寬度在2 μ m-200 μ m。所述的光柵陣列內(nèi)每三個(gè)相鄰二維光子晶體單元分別實(shí)現(xiàn)濾出紅、綠、藍(lán)三原色 光，其中濾出紅光的二維光子晶體單元的入射晶格周期a在56(T690nm之間，濾出綠光的 二維光子晶體單元的入射晶格周期a在44(T550nm之間，濾出藍(lán)光的二維光子晶體單元的 入射晶格周期a在35(T440nm之間。所述的二維光子晶體單元的高度為h，h的范圍為0. 1μπι-10μπι，通過調(diào)整高度h 實(shí)現(xiàn)對(duì)衍射效率的控制。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是二維光子晶體點(diǎn)陣對(duì)應(yīng)于面板中子像素，通過 控制光子晶體的周期來選擇子像素中出射的光，可以實(shí)現(xiàn)液晶面板中彩色濾光片的功能。 通過對(duì)點(diǎn)陣中二維光子晶體單元特征波段、高度及面積的選擇，可以精確控制導(dǎo)光板出光 面上各單元的出光強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)更高的均勻度，由此可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散膜、增亮膜等結(jié)構(gòu)的功 能。通過調(diào)整點(diǎn)陣中二維光子晶體單元的兩個(gè)基矢方向的周期可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于出光偏振態(tài)的 控制，從而可以實(shí)現(xiàn)液晶面板中底層偏振片的功能。二維光子晶體單元的晶格角度，兩個(gè)基 矢方向的周期以及單元的高度都可控，因此可以更靈活地控制各區(qū)域的出光效率，出光波 段，出光偏振態(tài)。另外二維光子晶體的制備簡單，集成度高，對(duì)于不同形狀和分布的點(diǎn)陣只 需制作相應(yīng)的版圖掩模就可以大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明剖面示意圖。圖2a為實(shí)施例1俯視圖。圖2b為實(shí)施例2俯視圖。圖3為實(shí)施例1點(diǎn)陣單元的二維光子晶體示意圖。圖4為實(shí)施例3光子晶體導(dǎo)光板及線光源俯視圖示意。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。實(shí)施例1
如圖1所示，實(shí)施例1中光子晶體導(dǎo)光板1包括一出光面1、一底面2以及一個(gè)入 光面3和3個(gè)側(cè)面4，其中所述的出光面1與底面2相對(duì)設(shè)置，所述的入光面3的上下兩側(cè) 分別與所述的出光面1及底面2相接。所述的出光面1上設(shè)有與液晶顯示器面板子像素相對(duì)應(yīng)的光柵陣列5。所述的導(dǎo)光板是大小為30mmX40mm的平板，材料為透明的壓克力(PMMA)。底面2 和側(cè)面4上涂有高反射率的材料白色聚乙烯對(duì)苯二酸酯。如圖2a所示，所述的光柵陣列5是指若干個(gè)呈隊(duì)列形依次排列且與液晶顯示器面 板的每一個(gè)子像素位置一一對(duì)應(yīng)的二維光子晶體單元6，根據(jù)對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)不同的子像素， 二維光子晶體陣列的兩個(gè)基矢方向的周期各不相同；其中若干個(gè)二維光子晶體單元6沿 入光面至側(cè)面方向以平行隊(duì)列方式正對(duì)排列，隊(duì)列之間的間距相同，隊(duì)列內(nèi)的二維光子晶 體單元6間距相等并順序排列。所述的光柵陣列5內(nèi)每三個(gè)相鄰二維光子晶體單元6分別實(shí)現(xiàn)濾出紅、綠、藍(lán)三原 色光，其中濾出紅光的二維光子晶體單元的入射晶格周期a在56(T690nm之間，濾出綠光 的二維光子晶體單元的入射晶格周期a在44(T550nm之間，濾出藍(lán)光的二維光子晶體單元 的入射晶格周期a在35(T440nm之間。所述的二維光子晶體單元為矩形形狀，其長寬比為3 1，特征尺寸為ΙΟΟμπι，間 距為10 μ m。如圖3所示，所述的二維光子晶體單元是指具有相同周期的透射型二維光子晶 體，該陣列內(nèi)的透射型二維光子晶體兩個(gè)基矢方向的周期為沿入光面至側(cè)面方向的入射 晶格周期a和與之相垂直的垂直晶格周期b，其中(b/a) > 2。所述的二維光子晶體單元的高度為h，h的范圍為0. 1 μ m-10 μ m，通過調(diào)整高度h 以控制衍射效率。實(shí)施例2如圖2b所示，為了實(shí)現(xiàn)更好的空間混色，若干個(gè)二維光子晶體單元6沿入光面至 側(cè)面方向以平行隊(duì)列方式交錯(cuò)排列，不同隊(duì)列的二維光子晶體單元6錯(cuò)開1. 5個(gè)單元間隔， 隊(duì)列之間的間距滿足貝塞爾函數(shù)分布，隊(duì)列內(nèi)的二維光子晶體單元6間距相等并順序排 列；使得在列方向上紅、綠、藍(lán)三個(gè)出光單元依次相連，行方向上紅、綠、藍(lán)三個(gè)出光單元兩 兩相鄰。實(shí)施例3如圖4所示，實(shí)施例3中的二維光子晶體單元6沿入光面至側(cè)面方向以平行隊(duì)列 方式正對(duì)排列，隊(duì)列之間的間距滿足貝塞爾函數(shù)分布，隊(duì)列內(nèi)的二維光子晶體單元6間距 相等并順序排列；光源9為線光源冷陰極熒光燈(CCFL)，該導(dǎo)光板除了二維光子晶體的長 度與實(shí)施例1中不一樣外，其余參數(shù)都和實(shí)施例1中一樣。在靠近光源2區(qū)域的光子晶體單 元6的長度稍短，即子像素面積上光子晶體的面積較小，此時(shí)子像素面積上光子晶體的平 均衍射效率較低。隨著離光源越來越遠(yuǎn)，光子晶體長度逐漸變長，即子像素面積上光子晶體 的面積變大，直到與子像素的面積一樣大，此時(shí)子像素面積上光子晶體的平均衍射效率最 高。從而使得隨著入射光的逐漸由強(qiáng)變?nèi)酰骄苌湫视尚∽兇?，從而控制出光均勻度?br> 權(quán)利要求
一種子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，導(dǎo)光板為多面體結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)出光面、一個(gè)底面以及至少一個(gè)入光面和至少一個(gè)側(cè)面，其中出光面與底面相對(duì)設(shè)置，入光面的兩側(cè)分別與出光面和底面相接，導(dǎo)光板出光面上設(shè)有與液晶顯示器面板子像素相對(duì)應(yīng)的光柵陣列，導(dǎo)光板底面設(shè)有反射層，其特征在于所述的光柵陣列是指若干個(gè)呈隊(duì)列形依次排列且與液晶顯示器面板的每一個(gè)子像素位置一一對(duì)應(yīng)的二維光子晶體單元，根據(jù)對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)的子像素，二維光子晶體陣列的基矢方向的周期分別為兩個(gè)基矢方向的周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，其特征是，所述的呈隊(duì)列形 依次排列是指若干個(gè)二維光子晶體單元沿入光面至側(cè)面方向以平行隊(duì)列方式正對(duì)排列或 交錯(cuò)排列，隊(duì)列之間的間距相同或滿足貝塞爾函數(shù)分布，隊(duì)列內(nèi)的二維光子晶體單元間距 相等并順序排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，其特征是，所述的順序排列 是指隊(duì)列內(nèi)各個(gè)二維光子晶體單元以其兩個(gè)基矢方向的周期中沿入光面至側(cè)面方向的入 射晶格周期a的升序或降序循環(huán)排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，其特征是，所述的二維光 子晶體單元是指具有相同周期的透射型二維光子晶體，該透射型二維光子晶體的兩個(gè)基矢 方向的周期為沿入光面至側(cè)面方向的入射晶格周期a和與之相垂直的垂直晶格周期b，其 中(b/a) > 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，其特征是，所述的二維光 子晶體單元為矩形形狀，其特征尺寸為2 μ m-200 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，其特征是，所述的光柵 陣列內(nèi)每三個(gè)相鄰二維光子晶體單元分別實(shí)現(xiàn)濾出紅、綠、藍(lán)三原色光，其中濾出紅光的 二維光子晶體單元的入射晶格周期a在56(T690nm之間，濾出綠光的二維光子晶體單元的 入射晶格周期a在44(T550nm之間，濾出藍(lán)光的二維光子晶體單元的入射晶格周期a在 35(T440nm 之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，其特征是，所述的二維 光子晶體單元的高度為h，h的范圍為0. 1 μ m-10 μ m，通過調(diào)整高度h實(shí)現(xiàn)對(duì)衍射效率的控 制。
全文摘要
一種液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域的子像素匹配型光子晶體導(dǎo)光板，所述導(dǎo)光板為多面體結(jié)構(gòu)，包括出光面、底面以及至少一個(gè)入光面和側(cè)面，其中出光面與底面相對(duì)設(shè)置，入光面的兩側(cè)分別與出光面和底面相接，所述的出光面上設(shè)有與液晶顯示器面板子像素相對(duì)應(yīng)的二維光子晶體陣列。所述的二維光子晶體陣列是指若干個(gè)呈隊(duì)列形依次排列且與液晶顯示器面板的每一個(gè)子像素對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三種不同的子像素的二維光子晶體單元的兩個(gè)基矢方向有特定的周期，以匹配此子像素的出光要求。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)液晶面板中彩色濾光片的功能，可以精確控制導(dǎo)光板出光面上各單元的出光強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)更高的均勻度，更靈活地控制各區(qū)域的出光效率、出光波段和出光偏振態(tài)。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101806975SQ20091030980
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者葉志成, 崔晴宇, 蘇翼凱 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)