專(zhuān)利名稱(chēng)：面光源裝置及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面光源裝置與采用該面光源裝置的液晶顯示器，特別是涉及一種導(dǎo)光板底面具光柵結(jié)構(gòu)的面光源裝置及液晶顯示器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示器中的面光源裝置包括光源及導(dǎo)光板，光源是相對(duì)導(dǎo)光板的入光面設(shè)置，該導(dǎo)光板引導(dǎo)從光源發(fā)出光束的傳輸方向，將線(xiàn)光源或點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換成面光源出射。該導(dǎo)光板的底面分布多個(gè)網(wǎng)點(diǎn)，用以散射導(dǎo)光板內(nèi)部傳輸?shù)墓馐?，以提高?dǎo)光板出射光束的均勻性。為改善網(wǎng)點(diǎn)出光均勻度不佳的問(wèn)題，近來(lái)，衍射光柵技術(shù)被用于導(dǎo)光板以提高導(dǎo)光板出光均勻度。
一種采用衍射光柵技術(shù)的面光源裝置可參閱公告于1997年12月30日的美國(guó)專(zhuān)利第5,703,667號(hào)。請(qǐng)參閱圖1，該面光源裝置1包括一導(dǎo)光板2、一鄰近導(dǎo)光板2入光面2c設(shè)置的螢光燈4、一鄰近導(dǎo)光板2底面2b設(shè)置的反射板5、一設(shè)置于導(dǎo)光板2出光面2a一例的擴(kuò)散板6及棱鏡板7。該導(dǎo)光板2底面2b具一單一排列而且平行于螢光燈4的衍射光柵結(jié)構(gòu)3，該衍射光柵結(jié)構(gòu)3使入射其上的光線(xiàn)發(fā)生衍射，一部分衍射光線(xiàn)從導(dǎo)光板2出光面2a出射。因?yàn)閺奈灩鉄?出射的光線(xiàn)為白色光線(xiàn)，而且由于衍射效應(yīng)，該從出光面2a出射的部分衍射光線(xiàn)可基本分開(kāi)為RGB三色光線(xiàn)出射。RGB三色光線(xiàn)經(jīng)擴(kuò)散板6擴(kuò)散重新混合為白色。沿遠(yuǎn)離螢光燈4方向改變單位長(zhǎng)度內(nèi)的光柵3與非光柵區(qū)域3′的比率，可以提高該導(dǎo)光板2出光均勻度。但是，該專(zhuān)利技術(shù)存在不足。
首先，該導(dǎo)光板2出光面2a出光均勻度仍然不足。原因是該光柵結(jié)構(gòu)3的光柵為單一排列結(jié)構(gòu)，入射光線(xiàn)發(fā)生衍射后，其衍射光線(xiàn)會(huì)垂直于該單一光柵排列從出光面2a出射。即，該單一光柵排列使得從出光面2a出射的光線(xiàn)其方向主要處于垂直于該光柵排列的平面，限制導(dǎo)光板2出光方向范圍，使之應(yīng)用于液晶顯示器時(shí)縮小其視角范圍。
其次，該導(dǎo)光板2底面2b對(duì)光線(xiàn)衍射效率不足，即導(dǎo)光板2底面2b的非光柵區(qū)域3′不會(huì)使入射的光線(xiàn)發(fā)生衍射。為控制出光均勻，導(dǎo)光板2底面2b并非全部由光柵結(jié)構(gòu)3所覆蓋，而是存在非光柵區(qū)域3′，但是，該光柵區(qū)域3′不能使光線(xiàn)從出光面2a出射，因此，其對(duì)應(yīng)的出光面2a部分較光柵結(jié)構(gòu)3對(duì)應(yīng)的出光面2a部分暗。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)面光源裝置出光不均勻的缺陷，本發(fā)明提供一種出光均勻度高的面光源裝置。
本發(fā)明還提供一種采用上述面光源裝置的光學(xué)性能較高的液晶顯示器。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種面光源裝置，其包括一導(dǎo)光板、至少一光源及多個(gè)衍射光柵單元，該導(dǎo)光板包括一出光面、一與該出光面相對(duì)設(shè)置的底面及至少一與該出光面及該底面相接的入光面，該至少一光源鄰近該入光面設(shè)置，該多個(gè)衍射光柵單元設(shè)置于該導(dǎo)光板底面，其包括排列方向不同的兩種光柵區(qū)域。
本發(fā)明同時(shí)提供一種液晶顯示器，該液晶顯示器包括一液晶面板和一上述面光源裝置，該液晶面板設(shè)置于該導(dǎo)光板出光面一側(cè)。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明面光源裝置的導(dǎo)光板底面的多個(gè)衍射光柵單元由于具有排列方向不同的兩種光柵區(qū)域，該兩種光柵區(qū)域可使不同方向的入射光發(fā)生衍射，該兩種衍射光線(xiàn)分處不同發(fā)光平面，從而提高該導(dǎo)光板及采用該導(dǎo)光板的面光源裝置的出光均勻度。本發(fā)明液晶顯示器由于采用該面光源裝置，所以其視角范圍較大。

圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)面光源裝置的示意圖。
圖2是本發(fā)明面光源裝置的示意圖。
圖3是本發(fā)明面光源裝置的導(dǎo)光板剖面圖與光路示意圖。
圖4是本發(fā)明面光源裝置的出光示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2與圖3，本發(fā)明面光源裝置30包括一導(dǎo)光板31與一光源32。該導(dǎo)光板31包括一出光面313、一與該出光面313相對(duì)設(shè)置的底面312，一與該出光面313及該底面312相接的入光面311與多個(gè)邊側(cè)面314。該光源32是一線(xiàn)光源如CCFL(Cold CathodeFluorecent Lamp，冷陰極螢光燈)，當(dāng)然，也可以為一點(diǎn)光源如LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)，其鄰近該導(dǎo)光板31入光面311設(shè)置。另外，該面光源裝置30還包括一鄰近該導(dǎo)光板31底面312設(shè)置的反射板(圖未示)。
該入光面311接收來(lái)自光源32的光線(xiàn)，并將其導(dǎo)入該導(dǎo)光板31內(nèi)。該出光面313將光線(xiàn)導(dǎo)出該導(dǎo)光板31。該邊側(cè)面314為反射面，其將入射其上的光線(xiàn)反射回導(dǎo)光板31并經(jīng)由該出光面313出射。
該導(dǎo)光板31底面312設(shè)置與導(dǎo)光板31一體成型的多個(gè)衍射光柵單元33，其相鄰設(shè)置而覆蓋整個(gè)導(dǎo)光板31底面312。每一衍射光柵單元33包括光柵排列方向不同的兩種光柵區(qū)域A與B，該衍射光柵單元33的光柵剖面為矩形，其光柵常數(shù)P為2～10μm，最好是3μm；對(duì)應(yīng)的矩形寬度W為1～5μm，最好是1.5μm。
請(qǐng)參閱圖2的區(qū)域放大圖I與II，該并列的A與B光柵區(qū)域其光柵相互垂直排列，A光柵區(qū)域的光柵排列平行于導(dǎo)光板入光面，而且，A光柵區(qū)域占整個(gè)衍射光柵單元33的面積的比率越遠(yuǎn)離光源32越大。該衍射光柵單元33作用是使光線(xiàn)L發(fā)生衍射，使導(dǎo)光板31出光面313發(fā)光均勻。
該導(dǎo)光板31是以透明材料，如丙烯酸樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚乙烯樹(shù)脂或玻璃等制成，其折射率大于1，如1.54。由于導(dǎo)光板31折射率大于1，垂直于入光面311的光線(xiàn)L進(jìn)入導(dǎo)光板31后，當(dāng)入射到衍射光柵單元33的光線(xiàn)入射角大于全反射角時(shí)，因衍射光柵單元33的B光柵區(qū)域平行于光線(xiàn)L，所以入射到B光柵區(qū)域的光線(xiàn)L被底面312全反射，隨后同樣于出光面313發(fā)生全反射，從而不會(huì)從導(dǎo)光板31出光面313出射；而光線(xiàn)L垂直入射至A光柵區(qū)域時(shí)，因A光柵區(qū)域的光柵排列與入射光L垂直，光線(xiàn)L于垂直于A(yíng)光柵區(qū)域光柵排列方向的平面(第一平面)發(fā)生衍射。衍射級(jí)數(shù)較低的光線(xiàn)L1其入射到出光面313的入射角θ小于全反射角，所以其從出光面313出射，而衍射級(jí)數(shù)較高的光線(xiàn)L2與L3等其入射到出光面313的入射角大于全反射角，所以其被出光面313全反射而繼續(xù)于導(dǎo)光板31內(nèi)傳播，直至下一次發(fā)生衍射而從出光面313出射。
衍射級(jí)數(shù)較低的光線(xiàn)L1占光線(xiàn)L大部分的能量，其從導(dǎo)光板31出光面313出射的光線(xiàn)具一定方向性，而且控制B光柵區(qū)域的光柵參數(shù)，如光柵常數(shù)P，可控制光線(xiàn)L的衍射效率。所以，衍射光柵單元33較現(xiàn)有技術(shù)網(wǎng)點(diǎn)結(jié)構(gòu)有更好的光線(xiàn)利用率與出光方向，而且，衍射光柵單元33的分辨率更高，采用該技術(shù)的導(dǎo)光板31出光均勻度較高。
同樣，B光柵區(qū)域也使垂直于其排列方向的入射光線(xiàn)于垂直于B光柵區(qū)域光柵排列方向的平面(第二平面)發(fā)生衍射，一部分衍射光線(xiàn)可以從出光面313出射。請(qǐng)參閱圖4，A與B光柵區(qū)域產(chǎn)生的衍射光線(xiàn)分處不同發(fā)光平面(第一與第二平面，即分別為X軸與Z軸所定義平面及Y軸與Z軸所定義平面)，所以從導(dǎo)光板31出光面313各方向出射的光線(xiàn)強(qiáng)度較平衡，即導(dǎo)光板31出光均勻度較高，而且，導(dǎo)光板31底面312為連續(xù)的衍射光柵單元33所覆蓋，所以提高光線(xiàn)利用率。另外，為配合由于導(dǎo)光板31各部分距離光源32遠(yuǎn)近不同、或光源32發(fā)光角度有限而造成底面312接收光線(xiàn)不均的狀況，A光柵區(qū)域占整個(gè)衍射光柵單元33的面積的比率越遠(yuǎn)離光源32越大，或?qū)?yīng)光源32兩端的導(dǎo)光板31底面312的面積比率較大，以使得對(duì)應(yīng)A光柵區(qū)域的出光面313的出光能力與入射至A光柵區(qū)域的光線(xiàn)強(qiáng)度成反比，進(jìn)一步提高導(dǎo)光板31出光均勻度。所以，本發(fā)明面光源裝置30較現(xiàn)有技術(shù)有更好的出光均勻度與光線(xiàn)利用率。
另外，也可以改變各衍射光柵單元33的光柵常數(shù)P，從而改變各衍射光柵單元33的衍射效率以達(dá)到均勻出光的目的，如改變光柵常數(shù)使其越遠(yuǎn)離光源32越小。
依據(jù)本發(fā)明，該衍射光柵單元33還可以如圖2的區(qū)域放大圖III與IV所示，其光柵傾斜于導(dǎo)光板31入光面311，而且A與B光柵區(qū)域?yàn)榍短自O(shè)置。對(duì)于光柵傾斜于導(dǎo)光板31入光面311的情況，可調(diào)節(jié)A與B光柵區(qū)域光柵傾斜角度、設(shè)置A與B光柵區(qū)域的光柵為非垂直排列及設(shè)計(jì)A與B光柵區(qū)域的面積比，使衍射光柵單元33垂直于光線(xiàn)L入射的部分與其它部分的面積比率與入射光線(xiàn)L的強(qiáng)度成反比。依據(jù)本發(fā)明，還可將該多個(gè)衍射光柵單元33分開(kāi)，使其按一定規(guī)律分布于導(dǎo)光板31底面312；該衍射光柵單元33的光柵剖面也可以為弧形或V形，其光柵常數(shù)為2～10μm；該導(dǎo)光板31入光面311可以為多個(gè)，即邊側(cè)面314也可以為入光面311，多個(gè)光源32對(duì)應(yīng)于該多個(gè)入光面311設(shè)置。
該多個(gè)衍射光柵單元33是采用模鑄技術(shù)與該導(dǎo)光板31一體成型，其與衍射光柵單元33對(duì)應(yīng)的模仁表面的圖案的制作采用電子束曝光技術(shù)或采用納米制程。該衍射光柵單元33除前述的與導(dǎo)光板31一體成型外，還可采用印刷方法印刷于該導(dǎo)光板31底面312，或采用一具有多個(gè)衍射光柵單元33結(jié)構(gòu)的光學(xué)薄膜貼附于該導(dǎo)光板31底面312。
本發(fā)明還提供一液晶顯示器(圖未示)，其包括一液晶面板及前述的面光源裝置30，該液晶面板設(shè)置于該導(dǎo)光板31出光面313一側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種面光源裝置，其包括一導(dǎo)光板、至少一光源及多個(gè)衍射光柵單元，該導(dǎo)光板包括一出光面、一與該出光面相對(duì)設(shè)置的底面及一與該出光面及該底面相接的入光面，該至少一光源鄰近該入光面設(shè)置，該多個(gè)衍射光柵單元設(shè)置于該導(dǎo)光板底面，其特征在于該衍射光柵單元包括排列方向不同的兩種光柵區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于該兩種光柵區(qū)域的光柵相互垂直排列。
3.如權(quán)利要求2所述的面光源裝置，其特征在于該兩種光柵區(qū)域中的一光柵區(qū)域其光柵排列平行于導(dǎo)光板入光面。
4.如權(quán)利要求3所述的面光源裝置，其特征在于該平行于導(dǎo)光板入光面的光柵區(qū)域的面積越遠(yuǎn)離光源越大。
5.如權(quán)利要求3所述的面光源裝置，其特征在于該平行于導(dǎo)光板入光面的光柵區(qū)域的光柵常數(shù)越遠(yuǎn)離光源越小。
6.如權(quán)利要求2所述的面光源裝置，其特征在于該兩種光柵區(qū)域中的光柵排列傾斜于導(dǎo)光板入光面。
7.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于該兩種光柵區(qū)域垂直于入光面的部分與其它部分的面積比率與入射光線(xiàn)的強(qiáng)度成反比。
8.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于該多個(gè)衍射光柵單元相鄰設(shè)置而且覆蓋整個(gè)導(dǎo)光板底面。
9.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于該多個(gè)衍射光柵單元是與該導(dǎo)光板一體成型、或采用印刷方法印刷于該導(dǎo)光板底面、或?yàn)橐还鈱W(xué)薄膜貼附于該導(dǎo)光板底面。
10.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于該衍射光柵單元中的兩種光柵區(qū)域?yàn)椴⒘性O(shè)置或嵌套設(shè)置。
11.如權(quán)利要求1所述的面光源裝置，其特征在于該衍射光柵單元的光柵剖面為矩形或弧形，其光柵常數(shù)為2～10μm，最好是3μm，對(duì)應(yīng)的矩形寬度為1～5μm，最好是1.5μm。
12.一種液晶顯示器，其包括一液晶面板，其特征在于該液晶顯示器至少還包括一個(gè)如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的面光源裝置，該液晶面板設(shè)置于該導(dǎo)光板出光面一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種面光源裝置及液晶顯示器。該面光源裝置包括一導(dǎo)光板、至少一光源及多個(gè)衍射光柵單元，該導(dǎo)光板包括一出光面、一與該出光面相對(duì)設(shè)置的底面及一與該出光面及該底面相接的入光面，該至少一光源鄰近該入光面設(shè)置，該多個(gè)衍射光柵單元設(shè)置于該導(dǎo)光板底面，其包括排列方向不同的兩種光柵區(qū)域。
文檔編號(hào)G02B5/18GK1605913SQ20031011180
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2003年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月11日
發(fā)明者林志泉, 陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司