專利名稱：導(dǎo)光板與背光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)對(duì)多波長(zhǎng)光的偏振光轉(zhuǎn)換且光能利用率高的導(dǎo)光板，以及一種采用該導(dǎo)光板的背光模組。
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，因而，為達(dá)到顯示效果，需要給液晶顯示面板提供背光模組，該背光模組的功能在于向液晶顯示面板供應(yīng)具有充分亮度而且均勻分布的面光源。
一種現(xiàn)有技術(shù)的背光模組如圖1所示，該背光模組20與液晶顯示面板10組成液晶顯示裝置100。該背光模組20包括光源21、導(dǎo)光板22、反射片23、擴(kuò)散片24和棱鏡片25。該液晶顯示面板10的上、下兩個(gè)表面分別設(shè)置上偏光片11和下偏光片12。該背光模組20中的光源21相對(duì)導(dǎo)光板22的側(cè)面(即入光面)設(shè)置，該反射片23、導(dǎo)光板22、擴(kuò)散片24和棱鏡片25依次層疊設(shè)置。該液晶顯示面板10位于背光模組20的上方。
該背光模組20工作時(shí)，光源21發(fā)出自然光，該自然光經(jīng)導(dǎo)光板22、反射片23、擴(kuò)散片24和棱鏡片25轉(zhuǎn)換為面光源后以自然光T投射在下偏光片12上。該自然光T可以看作由振幅相同且電矢量相互垂直的線偏振光P與線偏振光S。其中，該線偏振光P的偏振方向與偏光片12的透光軸方向相同，該線偏振光S的偏振方向與偏光片12的透光軸方向垂直。故，僅線偏振光P能通過偏光片12，而線偏振光S不能通過偏光片12且被具有吸收性能的偏光片12吸收。由于近50％的光被偏光片12吸收，這大大降低了光能利用率。
另一種現(xiàn)有技術(shù)的背光模組如圖2所示，該背光模組40與液晶顯示面板30組成液晶顯示裝置300。該背光模組40包括光源41、導(dǎo)光板42、反射片43、擴(kuò)散片44、棱鏡片45、1/4波片46和反射式偏振分光器(Polarizing Beam Splitter，PBS)47。該液晶顯示面板30的上、下兩個(gè)表面分別設(shè)置上偏光片31和下偏光片32。該背光模組40中的光源41相對(duì)導(dǎo)光板42的側(cè)面設(shè)置，該反射片43、1/4波片46、導(dǎo)光板42、擴(kuò)散片44、棱鏡片45和反射式偏振分光器47依次層疊設(shè)置。該液晶顯示面板30位于背光模組40的上方。
該背光模組40工作時(shí)，光源41發(fā)出自然光，其中一部分自然光經(jīng)導(dǎo)光板42、擴(kuò)散片44和棱鏡片45轉(zhuǎn)換為面光源后以自然光T投射在反射式偏振分光器47上。該自然光T中的線偏振光P能通過反射式偏振分光器47并進(jìn)而通過偏光片32，而線偏振光S則不能通過反射式偏振分光器47，其被反射式偏振分光器47反射回背光模組40。被反射回的線偏振光S依次通過棱鏡片45、擴(kuò)散片44、導(dǎo)光板42和1/4波片46，然后投射到反射片43上并被反射片43反射再次通過1/4波片46，由于1/4波片46的作用，線偏振光S兩次通過1/4波片46后轉(zhuǎn)換為線偏振光P1(線偏振光P1與線偏振光P具同種偏振方向)，從而使該線偏振光P1也可以通過反射式偏振分光器47和偏光片32。由于該背光模組40實(shí)現(xiàn)了光能的復(fù)用，光能利用率得到提高。理論上，該背光模組40的亮度可以為上述的背光模組20的兩倍。
當(dāng)上述的背光模組40應(yīng)用在彩色液晶顯示裝置中時(shí)，由于彩色液晶顯示裝置的背光模組必須是寬光譜或者多波長(zhǎng)的，因此偏振分光和偏振光轉(zhuǎn)換必須工作于寬光譜或者多波長(zhǎng)的條件下，此時(shí)，上述的1/4波片46應(yīng)為消色差波片，其對(duì)于多個(gè)波長(zhǎng)光都可以起到近似相同的相位延遲。
但是，由于該背光模組40中被反射式偏振分光器47反射的線偏振光S必須從導(dǎo)光板42射出，然后才能被1/4波片46轉(zhuǎn)換成線偏振光P1，而1/4波片46和導(dǎo)光板42的界面處會(huì)產(chǎn)生反射和散射損失，這仍然不利于光能利用率的提高。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實(shí)施例說明一種可提高光能利用率的導(dǎo)光板，以及，一種采用所述導(dǎo)光板的光能利用率高的背光模組。
為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的內(nèi)容提供一種導(dǎo)光板，該導(dǎo)光板包括入光面、連接于該入光面的出光面和相對(duì)于該出光面的底面。該導(dǎo)光板為應(yīng)力或應(yīng)變雙折射導(dǎo)光板，其內(nèi)具有分別沿著兩個(gè)相垂直的方向的兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變，該主應(yīng)力或主應(yīng)變之一的方向和入光面的夾角大于0度小于90度。該兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變的主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)該導(dǎo)光板內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)光中的每?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件δ1＝2k1π+π k1＝0，1，2，3，4，......；δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......；δ1-δ2=2πdΔ(C1λ1-C2λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......,]]>其中，δ1和δ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲，d為導(dǎo)光板的厚度，C1和C2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)或應(yīng)變光學(xué)常數(shù)，Δ表示主應(yīng)力差或主應(yīng)變差，λ1和λ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)。
優(yōu)選的，該夾角為45度。
以及，提供一種背光模組，該背光模組包括光源、導(dǎo)光板、反射片和反射式偏振分光器，該導(dǎo)光板包括入光面、連接于該入光面的出光面和相對(duì)于該出光面的底面。該光源相對(duì)導(dǎo)光板的入光面設(shè)置，該反射片、導(dǎo)光板和反射式偏振分光器依次設(shè)置。其中，該導(dǎo)光板為應(yīng)力或應(yīng)變雙折射導(dǎo)光板，其內(nèi)具有分別沿著兩個(gè)相垂直的方向的兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變，該主應(yīng)力或主應(yīng)變之一的方向和入光面的夾角大于0度小于90度。該兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變的主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)該導(dǎo)光板內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)光中的每?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件δ1＝2k1π+πk1＝0，1，2，3，4，......；δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......；δ1-δ2=2πdΔ(C1λ1-C2λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......,]]>其中，δ1和δ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲，d為導(dǎo)光板的厚度，C1和C2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)或應(yīng)變光學(xué)常數(shù)，Δ表示主應(yīng)力差或主應(yīng)變差，λ1和λ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)。
優(yōu)選的，該夾角為45度。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，由于本實(shí)施例所提供的導(dǎo)光板為應(yīng)力或應(yīng)變雙折射導(dǎo)光板，通過對(duì)其內(nèi)主應(yīng)力差或主應(yīng)變差的限定，使得該導(dǎo)光板對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)的光均具有近似相同的相位延遲，并接近或者等同于消色差1/4波片的性能，從而應(yīng)用本實(shí)施例導(dǎo)光板的背光模組不再需要額外的消色差1/4波片，即可將線偏振光S在導(dǎo)光板內(nèi)部轉(zhuǎn)換成線偏振光P，無界面處的反射及散射損失，光能利用率進(jìn)一步提高。
同樣，本實(shí)施例所提供的背光模組結(jié)合反射式偏振分光器，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射液晶面板需用的多波長(zhǎng)的偏振光，提高光能利用率。

圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的背光模組與液晶顯示面板組成的液晶顯示裝置的平面示意圖。
圖2是另一種現(xiàn)有技術(shù)的背光模組與液晶顯示面板組成的液晶顯示裝置的平面示意圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例的導(dǎo)光板的立體示意圖。
圖4是圖3所示導(dǎo)光板的光路示意圖。
圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例的導(dǎo)光板內(nèi)的主應(yīng)力差與一目標(biāo)函數(shù)的關(guān)系曲線圖。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的背光模組的平面示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖3所示，是本發(fā)明第一實(shí)施例導(dǎo)光板的立體示意圖。該導(dǎo)光板52為平板形，其包括入光面521、連接于該入光面521的出光面522，和相對(duì)該出光面522的底面523。該導(dǎo)光板52的底面523設(shè)置有微結(jié)構(gòu)524。本實(shí)施例中，該導(dǎo)光板52為雙酚A聚碳酸酯材料(Bisphenol-A Polycarbonate，BAPC)，該微結(jié)構(gòu)524為V形槽，該出光面522為平面。
該導(dǎo)光板52是利用光彈性效應(yīng)，被施加應(yīng)力制得的應(yīng)力雙折射導(dǎo)光板。如圖3所示，首先定義垂直該導(dǎo)光板52入光面521的方向?yàn)閄軸，垂直于X軸并平行于出光面522的方向?yàn)閅軸，則該導(dǎo)光板52中的主應(yīng)力σx和σy的方向分別沿著圖中虛線所示的兩個(gè)方向，σx和X軸方向的夾角為θ，σy和Y軸方向的夾角為θ。該θ角度在0度到90度之間，優(yōu)選的為45度。且，該兩個(gè)主應(yīng)力σy與σx的應(yīng)力差Δσ對(duì)該導(dǎo)光板52內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)光中的每?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件δ1＝2k1π+π k1＝0，1，2，3，4，......；δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......；δ1-δ2=2πCdΔσ(1λ1-1λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......,]]>其中，δ1和δ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲，C表示應(yīng)力光學(xué)常數(shù)，Δσ表示主應(yīng)力差，λ1和λ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)。
由于該導(dǎo)光板52被施加應(yīng)力，并通過對(duì)其內(nèi)主應(yīng)力差Δσ的限定，使得該導(dǎo)光板52對(duì)多波長(zhǎng)光均具有近似相同的相位延遲，并接近或者等同于消色差1/4波片的性能，從而應(yīng)用本發(fā)明導(dǎo)光板52的背光模組不再需要額外的消色差1/4波片，即可將多波長(zhǎng)光的線偏振光S在導(dǎo)光板52內(nèi)部分別轉(zhuǎn)換成線偏振光P，無界面處的反射及散射損失，光能利用率進(jìn)一步提高。
下面結(jié)合圖4，對(duì)該導(dǎo)光板52對(duì)線偏振光S的轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行論證。
一起參照?qǐng)D3和圖4所示，假設(shè)入射光在XZ平面內(nèi)，線偏振光P電矢量方向在XZ平面內(nèi)，線偏振光S電矢量方向在XZ平面法線方向，與導(dǎo)光板52配合的反射式偏振分光器(圖未示)的透光軸沿著X軸方向。導(dǎo)光板52底面523的微結(jié)構(gòu)524改變?nèi)肷浣铅萯，當(dāng)此入射角θi的角度較小時(shí)，光線才能從導(dǎo)光板52出光面522射出，由于θi較小，在如下分析中，為了簡(jiǎn)化問題，假設(shè)θi＝0，即出射光沿著出光面522法線方向。線偏振光S的瓊斯(Jones)矢量Ei=01,]]>根據(jù)布儒斯特(Brewster)定律，折射率變化量和主應(yīng)力差大小成線性關(guān)系，有nσy-nσx＝C(σy-σx) (1.1)其中nσx和nσy分別表示在兩個(gè)主應(yīng)力方向的折射率，C表示相對(duì)應(yīng)力光學(xué)常數(shù)。
光波通過厚度為d的導(dǎo)光板52后有一光程差l，根據(jù)式1.1有l(wèi)＝Cd(σy-σx) (1.2)入射光波長(zhǎng)為λ，得到相位延遲δ為δ＝2πCd(σy-σx)/λ (1.3)上述兩個(gè)式子1.2與1.3稱為平面光彈性的應(yīng)力-光學(xué)定律。施加應(yīng)力后，導(dǎo)光板52變成了相位延遲器。
在光彈性實(shí)驗(yàn)中，一般定義fσ＝λ/C，fσ稱為材料應(yīng)力條紋值，所以相位延遲δ也可以改寫為δ＝2πd(σy-σx)/fσ(1.4)在XY坐標(biāo)系下，瓊斯矩陣T為T=cos2θ+sin2θejδsinθcosθ-sinθcosθejδsinθcosθ-sinθcosθejδsin2θ+cos2θejδ---(1.5)]]>穿過此相位延遲器(即導(dǎo)光板52)后瓊斯矢量Eo為Eo=EoxEoy=TEi=sinθcosθ-sinθcosθejδsin2θ+cos2θejδ---(1.6)]]>Ex＝Re[Eox]＝sin2θsin(δ/2)cos(ωt+δ/2+π/2) (1.7)經(jīng)過反射式偏振分光器后，透射光強(qiáng)IX為Ix＝sin22θsin2(δ/2)，帶入式1.4得到Ix＝sin22θsin2[πd(σy-σx)/fσ]＝sin22θsin2(πdΔσ/fσ) (1.8)顯然如下條件滿足時(shí)，IX得到最大值2θ=π/2πdΔσ/fσ=kπ+π/2,k=0,1,2,3,4,....---(1.9)]]>因此，應(yīng)力雙折射導(dǎo)光板52設(shè)計(jì)中，為得到最大的光利用率，應(yīng)使主應(yīng)力σx方向與X軸的夾角θ為45度。當(dāng)然，該主應(yīng)力σx方向與X軸的夾角θ在0度到90度之間并不等于45度時(shí)，雖然不能達(dá)到最大的光利用率，但仍然可以實(shí)現(xiàn)部分線偏振光S的復(fù)用。
接下來，首先基于單色光波長(zhǎng)λ來推論主應(yīng)力差Δσ。
主應(yīng)力差Δσ大小可以由dΔσ/fσ＝k+0.5確定，帶入應(yīng)力條紋值表達(dá)式，可以依據(jù)光彈性應(yīng)力-光學(xué)定律得到dCΔσ＝(k+0.5)λk＝0，1，2，3，4....(1.10)同樣，本發(fā)明中也可以根據(jù)光塑性應(yīng)變-光學(xué)定律得到類似的表達(dá)式。光塑性應(yīng)變-光學(xué)定律表示為δε＝2πCεd(εy-εx)/λ (1.11)即某一材料某一點(diǎn)施加主應(yīng)變?chǔ)舩和εy所引起的光程差δε，與該點(diǎn)的主應(yīng)變差(εy-εx)和厚度d成比例。其中Cε為應(yīng)變-光學(xué)常數(shù)，與特定的材料有關(guān)。類似于式子1.10，可以根據(jù)應(yīng)變光學(xué)定律，得到應(yīng)該施加的應(yīng)變差，以產(chǎn)生特定的相位延遲dCεΔε＝(k+0.5)λk＝0，1，2，3，4，....(1.12)接下來，假設(shè)該導(dǎo)光板52需要對(duì)c(656.3nm)，d(589.3nm)，f(486.1nm)三種波長(zhǎng)光產(chǎn)生相同的偏振光轉(zhuǎn)換功能，以下以c，d，f三波長(zhǎng)光為例，設(shè)計(jì)具有消色差1/4波片功能的雙折射導(dǎo)光板52。假設(shè)在可見光波段，應(yīng)力光學(xué)常數(shù)C為常數(shù)。因此，應(yīng)力雙折射導(dǎo)光板52為了對(duì)c，d，f三波長(zhǎng)光產(chǎn)生近似相同的相位延遲，需滿足δd-δc=2πCdΔσ(1λd-1λc)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......δf-δd=2πCdΔσ(1λf-1λd)=2nπ,n=0,1,2,3,4,......---(1.13)]]>同時(shí)要滿足相位延遲最接近半波片2kπ+π。如何取得最佳的主應(yīng)力差Δσ的問題可以通過轉(zhuǎn)換成目標(biāo)函數(shù)(Objective Function)求解極小值來解決，目標(biāo)函數(shù)如下y＝wc×abs[mod(δc，2π)-π]+wd×abs[mod(δd，2π)-π]+wf×abs[mod(δf，2π)-π](1.14)其中，mod表示求余數(shù)，abs表示取絕對(duì)值，wc，wd，wf分別表示c，d，f三波長(zhǎng)光對(duì)應(yīng)的權(quán)重。當(dāng)δc＝2kcπ+π，δd＝2kdπ+π，δf＝2kfπ+π時(shí)，上式取得最小值0。
在本實(shí)施例中，該導(dǎo)光板52厚度為d＝0.8mm，導(dǎo)光板材料為BAPC，其應(yīng)力光學(xué)常數(shù)C＝8.9×10-12Pa-1。假設(shè)c，d，f三波長(zhǎng)光具有相同的權(quán)重wc＝wd＝wf＝1。則目標(biāo)函數(shù)與主應(yīng)力差Δσ的關(guān)系如圖5所示。根據(jù)圖5，可以看出主應(yīng)力差Δσ在0至5×107Pa范圍內(nèi)，局部最優(yōu)解為Δσ＝3.927×107Pa。此時(shí)和c，d，f所對(duì)應(yīng)的相位延遲分別為δc=16π+1.04πδd=18π+0.98πδf=22π+1.0π]]>顯然，優(yōu)化所得主應(yīng)力差Δσ滿足使導(dǎo)光板52具有消色差1/4波片的功能，最大誤差僅為4％。
上述實(shí)施例中假設(shè)在可見光波段，應(yīng)力光學(xué)常數(shù)C為常數(shù)。如果此假設(shè)不能滿足，即當(dāng)應(yīng)力光學(xué)常數(shù)C隨著不同波長(zhǎng)光而變化時(shí)，上述設(shè)計(jì)方法仍然適用，可以將相位延遲δ寫成如下的形式δc=2πCconstdΔσ1λc′δd=2πCconstdΔσ1λd′δf=2πCconstdΔσ1λf′---(1.15)]]>其中λc′=λcCconstCcλd′=λdCconstCdλf′=λfCconstCf.]]>其中，Cconst為不隨波長(zhǎng)變化的常數(shù)，Cc、Cd、Cf分別為c，d，f三波長(zhǎng)光對(duì)應(yīng)的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)。
對(duì)上述導(dǎo)光板52施加應(yīng)力的方式多種多樣，例如可以在導(dǎo)光板52注模成型時(shí)施加應(yīng)力，然后通過應(yīng)力凍結(jié)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力保存。
如圖6所示，是本發(fā)明第二實(shí)施例的背光模組的平面示意圖。該背光模組50采用上述的導(dǎo)光板52，并可以進(jìn)一步包括光源51、反射片53、擴(kuò)散片54、棱鏡片55和反射式偏振分光器57。該背光模組50中的光源51相對(duì)導(dǎo)光板52的入光面521設(shè)置，該反射片53、導(dǎo)光板52、擴(kuò)散片54、棱鏡片55和反射式偏振分光器57依次設(shè)置。本實(shí)施例中，該光源51為發(fā)光二極管。
該背光模組50工作時(shí)，光源51發(fā)出多波長(zhǎng)的自然光，其中一部分自然光經(jīng)導(dǎo)光板52、擴(kuò)散片54和棱鏡片55轉(zhuǎn)換為面光源后以自然光T投射在反射式偏振分光器57上。該每一波長(zhǎng)的自然光T中的線偏振光P能通過反射式偏振分光器57并進(jìn)而提供給液晶顯示面板(圖未示)適用的光，而線偏振光S則不能通過反射式偏振分光器57，其被反射式偏振分光器57反射回背光模組50。被反射回的線偏振光S依次通過棱鏡片55、擴(kuò)散片54和導(dǎo)光板52，然后投射到反射片53上并被反射片53反射再次通過導(dǎo)光板52，由于導(dǎo)光板52的作用，線偏振光S轉(zhuǎn)換為線偏振光P1，從而使該線偏振光P1也可以通過反射式偏振分光器57。該背光模組50結(jié)合反射式偏振分光器57，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射液晶面板需用的多波長(zhǎng)的偏振光，提高光能利用率。
本發(fā)明導(dǎo)光板還可以有其它實(shí)施例，例如該導(dǎo)光板的形狀為楔形。
該導(dǎo)光板底面的微結(jié)構(gòu)為自底面突出或者凹進(jìn)的圓柱形、半圓球形、金字塔形、削去尖端部分的金字塔形等形狀，該微結(jié)構(gòu)在底面是均勻分布或者沿遠(yuǎn)離入光面的方向逐漸變大和/或變密設(shè)置。
該導(dǎo)光板是其它塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚苯乙烯(Polystyrene)，聚砜(Polysulfone)，聚醚酰亞胺(polyetherimide)等，也可以是玻璃。
本發(fā)明導(dǎo)光板以c，d，f三波長(zhǎng)為例，將導(dǎo)光板優(yōu)化設(shè)計(jì)成消色差1/4波片，但是也不限于這三個(gè)波長(zhǎng)?？梢越Y(jié)合光源，選擇其它波長(zhǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的主應(yīng)力差。
本發(fā)明以光彈性應(yīng)力雙折射為例，優(yōu)化得到主應(yīng)力差。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述優(yōu)化過程也適用于光塑性應(yīng)變雙折射。可以根據(jù)所選用材料的力學(xué)特性，可以得到應(yīng)變與雙折射的關(guān)系，以及用應(yīng)變表示的相位方程，并最終得出最佳主應(yīng)變差。
本發(fā)明背光模組還可以有其它實(shí)施例，例如采用冷陰極熒光燈管作為光源。
將反射式偏振分光器設(shè)置在導(dǎo)光板的出光面和擴(kuò)散片之間。
將反射式偏振分光器設(shè)置在擴(kuò)散片和棱鏡片之間。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板，包括入光面、連接于該入光面的出光面和相對(duì)于該出光面的底面，其特征在于該導(dǎo)光板為應(yīng)力或應(yīng)變雙折射導(dǎo)光板，其內(nèi)具有分別沿著兩個(gè)相垂直的方向的兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變，該主應(yīng)力或主應(yīng)變之一的方向和入光面的夾角大于0度小于90度，該兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變的主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)該導(dǎo)光板內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)光中的每?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件δ1＝2k1π+π k1＝0，1，2，3，4，......δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......δ1-δ2=2πdΔ(C1λ1-C2λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......]]>其中，δ1和δ2分別表示以第一波長(zhǎng)光和第二波長(zhǎng)光表示的該兩個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲，d為導(dǎo)光板的厚度，C1和C2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)或應(yīng)變光學(xué)常數(shù)，Δ表示主應(yīng)力差或主應(yīng)變差，λ1和λ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于該夾角優(yōu)選為45度。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于當(dāng)該導(dǎo)光板內(nèi)共有三個(gè)波長(zhǎng)光時(shí)，該主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)該導(dǎo)光板內(nèi)的三個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件，δ1＝2k1π+π k1＝0，1，2，3，4，......；δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......；δ3＝2k3π+π k3＝0，1，2，3，4，......；δ1-δ2=2πdΔ(C1λ1-C2λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......δ2-δ3=2πdΔ(C2λ2-C2λ3)=2nπ,n=0,1,2,3,4,......]]>其中，δ3表示第三波長(zhǎng)光的相位延遲，λ3表示第三波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)，C3表示第三波長(zhǎng)光的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)或應(yīng)變光學(xué)常數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)光板，其特征在于該主應(yīng)力差或主應(yīng)變差的最佳值可進(jìn)一步通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)y求解極小值得到，該目標(biāo)函數(shù)y如下，y＝w1×abs[mod(δ1，2π)-π]+w2×abs[mod(δ2，2π)-π]+w3×abs[mod(δ3，2π)-π]其中，mod表示求余數(shù)，abs表示取絕對(duì)值，w1，w2，w3分別表示第一，第二和第三波長(zhǎng)光對(duì)應(yīng)的權(quán)重。
5.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)光板，其特征在于當(dāng)該導(dǎo)光板的厚度為0.8mm，材料為BAPC，且應(yīng)力光學(xué)常數(shù)C1＝C2＝C3＝8.9×10-12Pa-1，第一、第二和第三波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)分別為486.1nm、589.3nm和656.3nm，第一、第二和第三波長(zhǎng)光具有相同的權(quán)重w1＝w2＝w3＝1時(shí)，該主應(yīng)力差Δ在0至5×107Pa的范圍內(nèi)的局部最優(yōu)解為Δ＝3.927×107Pa。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于該導(dǎo)光板的底面具有微結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)光板，其特征在于該微結(jié)構(gòu)為自底面突出或者凹進(jìn)的圓柱形、半圓球形、金字塔形、削去尖端部分的金字塔形。
8.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)光板，其特征在于該微結(jié)構(gòu)為V形槽。
9.如權(quán)利要求6所述的導(dǎo)光板，其特征在于該微結(jié)構(gòu)在底面是均勻分布或者沿遠(yuǎn)離入光面的方向逐漸變大和/或變密設(shè)置。
10.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于該出光面為平面。
11.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于該導(dǎo)光板為平板形或者楔形。
12.一種背光模組，包括光源、導(dǎo)光板、反射片和反射式偏振分光器，該導(dǎo)光板包括入光面、連接于該入光面的出光面和相對(duì)于該出光面的底面，該光源相對(duì)導(dǎo)光板的入光面設(shè)置，該反射片、導(dǎo)光板和反射式偏振分光器依次設(shè)置，其特征在于該導(dǎo)光板為應(yīng)力或應(yīng)變雙折射導(dǎo)光板，其內(nèi)具有分別沿著兩個(gè)相垂直的方向的兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變，該主應(yīng)力或主應(yīng)變之一的方向和入光面的夾角大于0度小于90度，該兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變的主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)該導(dǎo)光板內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)光中的每?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件δ1＝2k1π+π k1＝0，1，2，3，4，......δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......δ1-δ2=2πdΔ(C1λ1-C2λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......]]>其中，δ1和δ2分別表示以第一波長(zhǎng)光和第二波長(zhǎng)光表示的該兩個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲，d為導(dǎo)光板的厚度，C1和C2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)或應(yīng)變光學(xué)常數(shù)，Δ表示主應(yīng)力差或主應(yīng)變差，λ1和λ2分別表示該兩個(gè)波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)。
13.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于該夾角為45度。
14.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于當(dāng)該導(dǎo)光板內(nèi)共有三個(gè)波長(zhǎng)光時(shí)，該主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)該導(dǎo)光板內(nèi)的三個(gè)波長(zhǎng)光的相位延遲滿足以下條件，δ1＝2k1π+π k1＝0，1，2，3，4，......；δ2＝2k2π+π k2＝0，1，2，3，4，......；δ3＝2k3π+π k3＝0，1，2，3，4，......；δ1-δ2=2πdΔ(C1λ1-C2λ2)=2mπ,m=0,1,2,3,4,......δ2-δ3=2πdΔ(C2λ2-C2λ3)=2nπ,n=0,1,2,3,4,......]]>其中，δ3表示第三波長(zhǎng)光的相位延遲，λ3表示第三波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)，C3表示第三波長(zhǎng)光的應(yīng)力光學(xué)常數(shù)或應(yīng)變光學(xué)常數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的背光模組，其特征在于該主應(yīng)力差或主應(yīng)變差的最佳值可進(jìn)一步通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)y求解極小值得到，該目標(biāo)函數(shù)y如下，y＝w1×abs[mod(δ1，2π)-π]+w2×abs[mod(δ2，2π)-π]+w3×abs[mod(δ3，2π)-π]其中，mod表示求余數(shù)，abs表示取絕對(duì)值，w1，w2，w3分別表示第一，第二和第三波長(zhǎng)光對(duì)應(yīng)的權(quán)重。
16.如權(quán)利要求15所述的背光模組，其特征在于當(dāng)該導(dǎo)光板的厚度為0.8mm，材料為BAPC，且應(yīng)力光學(xué)常數(shù)C1＝C2＝C3＝8.9×10-12Pa-1，第一、第二和第三波長(zhǎng)光的波長(zhǎng)分別為486.1nm、589.3nm和656.3nm，第一、第二和第三波長(zhǎng)光具有相同的權(quán)重w1＝w2＝w3＝1時(shí)，該主應(yīng)力差Δ在0至5×107Pa的范圍內(nèi)的局部最優(yōu)解為Δ＝3.927×107Pa。
17.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于該導(dǎo)光板的底面具有微結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求17所述的背光模組，其特征在于該微結(jié)構(gòu)為自底面突出或者凹進(jìn)的圓柱形、半圓球形、金字塔形、削去尖端部分的金字塔形。
19.如權(quán)利要求17所述的背光模組，其特征在于該微結(jié)構(gòu)為V形槽。
20.如權(quán)利要求17所述的背光模組，其特征在于該微結(jié)構(gòu)在底面是均勻分布或者沿遠(yuǎn)離入光面的方向逐漸變大和/或變密設(shè)置。
21.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于該出光面為平面。
22.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于進(jìn)一步包括層疊設(shè)置在該導(dǎo)光板出光面上方的擴(kuò)散片和棱鏡片，該反射式偏振分光器設(shè)置在出光面與擴(kuò)散片之間，或者該反射式偏振分光器設(shè)置在擴(kuò)散片與棱鏡片之間，或者該反射式偏振分光器設(shè)置在棱鏡片上方。
23.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于該導(dǎo)光板為平板形或者楔形。
24.如權(quán)利要求12所述的背光模組，其特征在于該光源為發(fā)光二極管或者冷陰極熒光燈管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)光板的光能利用率較低的問題。該導(dǎo)光板為應(yīng)力或應(yīng)變雙折射導(dǎo)光板，其內(nèi)具有分別沿著兩個(gè)相垂直的方向的兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變，該主應(yīng)力或主應(yīng)變之一的方向和導(dǎo)光板入光面的夾角大于0度小于90度，該兩個(gè)主應(yīng)力或主應(yīng)變的主應(yīng)力差或主應(yīng)變差對(duì)導(dǎo)光板內(nèi)的多個(gè)波長(zhǎng)光產(chǎn)生近似相同的相位延遲，且該相位延遲接近半波片的性能。本發(fā)明還涉及一種采用該導(dǎo)光板的背光模組。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1900785SQ200510036118
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月20日
發(fā)明者楊興朋, 嚴(yán)瑛白, 金國(guó)藩 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司