CN100376958C - 导光板及背光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导光板，该导光板包括至少一用以接收光线的入光面、一与该入光面相交的出光面以及一与该出光面相对的底面，该入光面具有亚波长抗反射光栅，该亚波长抗反射光栅为多台状光栅结构。该光栅结构用于提高入光效率，并可消除由于使用LED光源产生的暗带现象。本发明还提供了一种使用该导光板的背光模组，该背光模组可为液晶模块提供高效、高均匀度照明。

Description

导光板及背光模组
【技术领域】
本发明是关于一种导光板及背光模组，特别关于一种可提升光能利用率的导光板及背光模组。
【背景技术】
导光板是背光模组中的一个重要组件，如图1所示，导光板105与光源101、反射片103、扩散片107及棱镜片109相结合组成背光模组，为本身并不发光的液晶显示面板提供照明。导光板105主要包括入光面、出光面、底面及侧面(均未标示)，其作用是引导点光源或线光源的光源101发出的光从出光面射出，同时改善照明辉度及均匀度。在光源发出光线经导光板的入光面进入导光板以及光线经出光面由导光板出射的过程中，由于界面的菲涅尔反射，使得一部分光被反射，从而增加了能量损耗，降低了光能利用率。
一种现有技术导光板可参阅2003年11月19日公告的中国专利第02249983号，如图2所示，该导光板2包括基体20，该基体20包括一入光面21、一与入光面21相交的出光面22、一与出光面22相对的底面23及侧面24、25及26。其中，入光面21与出光面22设置有抗反射膜(未标示)，底面23与其它侧面24、25及26设置有反射膜(未标示)。光源所发出光经导光板2的入光面21进入导光板2内，其中一部分光经出光面22直接射出，一部分光经过底面23及侧面24、25及26多次反射由经出光面22射出，由于入光面21及出光面22设置有抗反射膜，可使绝大部分光经过该入光面21或出光面22面时不发生反射，从而提高光能利用率。该抗反射膜一般是由沉积在入光面21及出光面22的具有特定折射率、特定厚度的一层或者多层介质层所组成，沉积方式可以是物理气相沉积，如热蒸镀、电浆溅镀法及离子束溅镀法；也可以采用化学气相沉积及其它薄膜生长方法。由于该介质层各层间以及介质层与其所附着物体间的膨胀系数、贴合能力及导热能力不同，因而高温条件下，该抗反射膜的抗反射性能下降。沉积过程控制困难，难以形成理想厚度、均匀介质层，也会影响抗反射膜的性能，同时，利用沉积方法制造抗反射膜生产周期长、成本较高。另外，抗反射膜是利用多光束干涉原理，无法在宽光谱范围内实现抗反射。
【发明内容】
为解决现有技术中导光板中抗反射膜无法在恶劣条件及较宽光谱范围内工作的问题，本发明提供一种可在恶劣条件及较宽光谱范围内工作的导光板。
为解决现有技术中背光模组中导光板的抗反射膜无法在恶劣条件及较宽光谱范围内工作的问题，本发明提供一种可在恶劣条件及较宽光谱范围内工作的背光模组。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种导光板，该导光板包括至少一用以接收光线的入光面、一与该入光面相交的出光面以及一与该出光面相对的底面，该导光板的入光面具有亚波长抗反射光栅，该亚波长抗反射光栅为多台状光栅结构。
本发明解决技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种背光模组，该背光模组包括一导光板和至少一设置在该导光板入光面的光源，该导光板包括一用以接收光线的入光面、一与该入光面相交的出光面及一与该出光面相对的底面，该导光板的入光面具有亚波长抗反射光栅，该亚波长抗反射光栅为多台状光栅结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的导光板利用亚波长抗反射光栅取代现有技术的抗反射膜，可在较宽光谱范围及恶劣条件下消除入光面的界面反射，本发明的背光模组采用上述导光板，提高背光模组的光能利用率，该导光板的光栅结构可直接制于模仁上，由射出成型方法和导光板一体成型，使制程简化、成本降低。
【附图说明】
图1是一种现有技术背光模组的平面示意图。
图2是另一种现有技术导光板的立体示意图。
图3是本发明导光板第一实施方式的立体示意图。
图4是图3导光板的平面示意图。
图5是本发明导光板第二实施方式的立体示意图。
图6是图5导光板的平面示意图。
图7是图5中VII部分的放大立体图。
图8是图6中VIII部分的放大平面图。
图9是本发明背光模组的分解示意图。
【具体实施方式】
请参照图3和图4，是本发明导光板的第一实施方式，该导光板30包括一入光面305、一与入光面305相交的出光面301、一底面303及三侧面307、309及311。光源发出光经入光面305进入导光板30，其中一部分光直接由出光面301出射，一部分光经设置于底面303附近的反射板(图未示)多次反射，也经出光面301出射。该入光面305具有二维单台状立方体亚波长光栅302。该二维单台状立方体亚波长光栅302是由第一部分3021及第二部分3022交替组成，其中，第一部分3021是立方体。
光线经二维单台状立方体亚波长光栅302产生衍射，形成前向衍射(透射)波及后向衍射(反射)波，由于亚波长光栅的周期小于照射波长，光栅仅传输零级衍射光，根据等效介质理论及严格耦合波理论，本发明通过控制光栅周期、深度及形状使得后向衍射波接近零。入射光线经过入光面305以极低损耗进入导光板30。该亚波长光栅302与导光板30是一体结构，因而不受环境影响。同时由于光栅的衍射特点具有一定扩散功效，入射面305的亚波长光栅结构302可减轻入射光分布不均所产生的暗带。
该亚波长光栅302可通过以下方法得到：利用电子束或激光对模仁进行直加工，在导光板模具的模仁上形成所需亚波长光栅结构，通过射出成型与导光板一同压出。该方法制作成本低、生产周期短，可用于大规模生产，其制得的导光板成本也低。
该亚波长光栅302也可以采用电子束平板印刷制得，在产品(导光板)的入光面溅镀电子敏感阻膜，利用精度为纳米量级的电子束对阻膜进行曝光，在阻膜上形成所需的光栅结构，通过蚀刻、离子交换等方法在入光面表面形成所需的亚波长光栅结构。
请参照图5至图8，是本发明导光板的第二实施方式。该导光板50包括一出光面501、一底面503、一入光面505及三侧面507、509、511。该入光面505具有二维多台状金字塔型亚波长光栅502。该亚波长光栅502由多个不同金字塔状突起组成，其作用与最佳实施方式的二维单台状立方体亚波长光栅302相同，可减少入光面505处的菲涅尔反射，提高光能利用率，并具有一定扩散功效。该光栅的制程如前所述，不再赘述。
另外，本发明导光板的亚波长光栅可以是一维或二维光栅，其形状还可以是柱状或锥形。
请参照图9，是本发明背光模组的分解示意图，该背光模组70包括一线型冷阴极萤光管701、一导光板702、一反射片703、一扩散片704以及一棱镜片705，其中，冷阴极萤光管701设置在导光板702的一侧，与冷阴极萤光管701相对的导光板702的入光面设置有单台状立方体型亚波长抗反射光栅706。冷阴极萤光管701发出光经入光面进入导光板702，其一部分光直接经出光面射出，一部分光经过反射片703多次反射也经出光面射出，导光板702的出射光经扩散片704及棱镜片705对液晶面板(图未示)实现均匀照明。由于导光板702的入光面设置有单台状立方体型亚波长抗反射光栅706，可减少介质分界面处的光反射，从而提高光能利用率。
另外，本发明背光模组的光源还可是L型、U型或其它形状的冷阴极萤光管或点状LED(Lighting Emitting Diode发光二级管)等其它光源。
本发明是利用亚波长抗反射光栅取代现有技术导光板入射面的抗反射膜，可在较宽光谱范围及恶劣条件下消除入光面的界面反射，提高背光模组的光能利用率，而且，该导光板的光栅结构可直接制于模仁上，使制程简化、成本降低。

Claims (7)

1.一种导光板，包括一接收光线的入光面、一与该入光面相交的出光面和一与该出光面相对的底面，其特征在于：该入光面具有亚波长抗反射光栅，该亚波长抗反射光栅为多台状光栅结构。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该入光面的亚波长抗反射光栅是一维光栅结构或二维光栅结构。
3.一种背光模组，包括一导光板及一光源，该导光板包括一用以接收光线的入光面、一与该入光面相交的出光面及一与该出光面相对的底面，该光源设置在该导光板入光面附近，其特征在于：该导光板的入光面具有亚波长抗反射光栅，该亚波长抗反射光栅为多台状光栅结构。
4.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：该光源是冷阴极萤光管。
5.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于：该冷阴极萤光管是线型萤光管、L型萤光管或U型萤光管。
6.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：该光源是LED光源。
7.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于：该亚波长抗反射光栅是一维或二维光栅结构。
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