亚微米光栅导光板与背光模组

摘要

亚微米光栅导光板与背光模组，属于光学液晶显示技术领域。本发明公开了一种用于实现均匀背光照明的亚微米光栅导光板，该导光板出光面设计成亚微米光栅结构，光栅周期大小为亚微米量级并且光栅周期呈分段分布。该亚微米光栅基于光栅对入射光衍射时存在反射衍射光的原理将导光板出光面上照度较强区域的光能量有选择的再反射回到导光板内部，使其在导光板内部传播并从导光板出光面照度较弱的区域出射导光板，匀化了出光面的光能分布，实现了均匀照明。本发明结构简单，实施效果显著，利用亚微米光栅导光板实现均匀背光照明，可以替代现有技术中的散射网点和散射板，减少了散射和吸收，提高了光能利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现均匀照明的亚微米光栅导光板，以及采用该亚微米光栅导光板的背光模组。

背景技术

由于液晶本身不发光，因此需要一个背光模组为液晶显示器提供有足够亮度和均匀照度的背光照明。

一种现有技术的背光模组如图1所示，该背光模组10与液晶面板20组成液晶显示装置100。该背光模组10包括光源11、第一反射板12、第二反射板13、第三反射板14、导光板15、散射板16、棱镜片17，其中导光板15包括导光基体151、入光面152、下表面153、截面154、出光面155，下表面153上设置散射网点18，紧贴着入光面152、下表面153、截面154分别设置第一反射板12、第二反射板13、第三反射板14。该液晶面板20的上表面设置滤色片21、上偏振片22，液晶面板20的下表面设置下偏振片23。该光源11相对导光板15的入光面152设置，该导光板15、散射板16、棱镜片17依次层叠设置。该液晶面板20位于背光模组10的上方。

在现有的背光模组10中，光源11发出的光从入光面152耦合进入导光基体151后，照射到散射网点18上的光会发生散射，并从出光面155向上出射；被散射网点18散射后出光面154出射光的照明均匀性得到提高，从出光面155出射的光透过散射板16后也会发生散射，出射光的照明均匀性得到进一步提高；棱镜片17用来控制出射光的出光角度，光透过棱镜片17之后出光角度变小，增大了垂直方向上的光强。现有的背光模组10中使用了散射网点18和散射板16提高照明均匀性，而散射网点14和散射板16对光的散射和吸收很严重，导致了光能损失，降低了光能利用率。另外，该背光模组10对散射网点18和散射板16的采用不利于背光模组的集成化需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种亚微米光栅导光板与背光模组，应用于现有的液晶显示器背光系统中，实现均匀照明，提高液晶显示器的光能利用率。

本发明的技术方案如下：

一种亚微米光栅导光板，包括导光基体、入光面、下表面、截面以及连接入光面和截面的出光面，其特征在于：所述出光面为亚微米光栅结构的面，该亚微米光栅结构的周期大小随着远离入光面端呈分段递减分布，并且每一段内的亚微米光栅结构为等周期光栅，周期大小为亚微米量级；所述亚微米光栅结构对入射光发生衍射，衍射光包括透过亚微米光栅结构向上传播的透射衍射光和被亚微米光栅结构反射后返回导光基体中传播的反射衍射光。

一种亚微米光栅导光板，包括导光基体、入光面、下表面、截面以及连接入光面和截面的出光面，其特征在于：所述出光面为亚微米光栅结构的面，该亚微米光栅结构的周期随着远离入光面端呈连续递减分布，周期大小为亚微米量级；所述亚微米光栅结构对入射光发生衍射，衍射光包括透过亚微米光栅结构向上传播的透射衍射光和被亚微米光栅结构反射后返回导光基体中传播的反射衍射光。

一种背光模组，包括光源、导光板和反射板，其特征在于：所述导光板采用亚微米光栅导光板，该亚微米光栅导光板包括导光基体、入光面、下表面、截面以及连接入光面和截面的出光面，所述出光面为亚微米光栅结构的面，该亚微米光栅结构的周期大小随着远离入光面端呈分段递减分布，并且每一段内的亚微米光栅结构为等周期光栅，周期大小为亚微米量级；所述亚微米光栅结构对入射光发生衍射，衍射光包括透过亚微米光栅结构向上传播的透射衍射光和被亚微米光栅结构反射后返回导光基体中传播的反射衍射光。

一种背光模组，包括光源、导光板和反射板，其特征在于：所述导光板采用亚微米光栅导光板，该亚微米光栅导光板包括导光基体、入光面、下表面、截面以及连接入光面和截面的出光面，所述出光面为亚微米光栅结构的面，该亚微米光栅结构的周期随着远离入光面端呈连续递减分布，周期大小为亚微米量级；所述亚微米光栅结构对入射光发生衍射，衍射光包括透过亚微米光栅结构向上传播的透射衍射光和被亚微米光栅结构反射后返回导光基体中传播的反射衍射光。

上述技术方案中，所述的亚微米光栅结构的周期大小从0.8μm递减至0.2μm。所述导光基体材料为聚甲基丙烯酸甲酯，所述入光面和下表面的夹角为45°～90°。

本发明提出的亚微米光栅导光板以及采用该亚微米光栅导光板的背光模组，具有以下优点：亚微米光栅导光板的出光面为设有亚微米光栅结构的出光面，当光入射到出光面上的亚微米光栅结构时会发生衍射，亚微米光栅结构对入射光的衍射使得光能量在出光面重新分配，从而使得出光面出射的光照度均匀。采用亚微米光栅导光板的背光模组不再需要现有技术的散射网点和散射板，即可实现均匀照明，由于无散射损失和吸收损失，光能利用率得到提高。另外，由于不再需要散射网点和散射板，采用亚微米光栅导光板的背光模组集成度高。

附图说明

图1为一种现有技术的背光模组与液晶面板组成液晶显示装置平面示意图。

图2为本发明所述的亚微米光栅导光板第一实施例的结构示意图。

图3为本发明第一实施例所述的导光基体的出光面上的亚微米光栅结构的局部示意图。

图4为本发明第一实施例所述的采用亚微米光栅导光板的背光模组的结构示意图。

图5为本发明第二实施例的背光模组的结构示意图。

图中：10-背光模组；11-光源；12-第一反射板；13-第二反射板；14-第三反射板；15-导光板；151-导光基体；152-入光面；153-下表面；154-截面；155-出光面；16-散射板；17-棱镜片；18-散射网点；20-液晶面板；21-滤色片；22-上偏振片；23-下偏振片；30-亚微米光栅导光板；36-亚微米光栅结构；361-第一分段；362-第二分段；363-第三分段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2、图3所示为本发明所述的亚微米光栅导光板30第一实施例的结构示意图。该亚微米光栅导光板30包括导光基体31、入光面152、下表面153、截面154、以及连接入光面152和截面154的出光面155。该出光面155是一个设计有亚微米光栅结构36的面，出光面155上的亚微米光栅结构36的周期大小随着远离入光面152端呈分段递减分布，并且每一段内的亚微米光栅结构为等周期光栅，周期大小为亚微米量级；如图3所示，其中第一分段361、第二分段362和第三分段363各自分段内的亚微米光栅为等周期光栅，周期大小为亚微米量级。本实施例中，所述的亚微米光栅结构的周期大小从0.8μm递减至0.2μm；导光基体31材料为聚甲基丙烯酸甲酯，入光面和下表面的夹角为45°～90°，入光面152和下表面153的夹角优选为45°。

如图4所示为本发明第一实施例所述的采用亚微米光栅导光板30的背光模组10的结构示意图。光源11发出的光从导光基体31的入光面152耦合进入导光基体31，一部分光直接入射出光面155，另一部分光入射下表面153，这部分光经第一反射板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。当光入射出光面155上的亚微米光栅结构36时会发生衍射。依据光栅衍射原理，亚微米光栅结构36对入射光衍射时，其衍射光包括透过亚微米光栅结构36向上传播的透射衍射光和被亚微米光栅结构36反射后返回导光基体31中传播的反射衍射光。反射衍射光的衍射效率是由光入射亚微米光栅结构36时所对应的周期大小决定的。该亚微米光栅结构的周期大小随着远离入光面端呈分段递减分布，并且每一段内的亚微米光栅结构为等周期光栅，周期大小为亚微米量级；所述的亚微米光栅结构的周期大小从0.8μm递减至0.2μm；导光基体31材料为聚甲基丙烯酸甲酯，入光面和下表面的夹角为45°～90°，入光面152和下表面153的夹角优选为45°。该出光面155上的亚微米光栅结构36的反射衍射光的衍射效率随着远离入光面152端呈递减趋势。通过对不同区域入射光的反射衍射光的衍射效率的控制，使得出光面155上照度较强区域的入射光有更多的光能被反射回到导光基体31内继续传播，并从出光面155上照度较弱区域出射，匀化了出光面155的光能分布，实现了均匀照明。该背光模组不再需要现有技术的散射网点和散射板，集成度高，减少了吸收和散射导致光能的损失，提高液晶显示器的光能利用率。

本发明提供的第二种亚微米光栅导光板，包括导光基体、入光面、下表面、截面以及连接入光面和截面的出光面，所述出光面为亚微米光栅结构的面，该亚微米光栅结构的周期随着远离入光面端呈连续递减分布，周期大小为亚微米量级；所述亚微米光栅结构对入射光发生衍射，衍射光包括透过亚微米光栅结构向上传播的透射衍射光和被亚微米光栅结构反射后返回导光基体中传播的反射衍射光。

如图5所示为采用第二种亚微米光栅导光板的背光模组10的结构实施例的示意图。该实施例是第一实施例的一种改进，结构上与第一实施例大致相同，不同之处在于：该亚微米光栅结构的周期大小随着远离入光面端呈连续递减分布。其工作原理与第一实施例相同。