本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光源器件及顯示裝置。

背景技術(shù)：

隨著顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣的顯示裝置層出不窮，當(dāng)顯示裝置的顯示效果不好時(shí)，可以通過(guò)增加前置光源或背光源輔助顯示裝置進(jìn)行顯示。背光源是指從顯示裝置的側(cè)邊或是背后照射，被用來(lái)增加在低光源環(huán)境中的照明度和電腦顯示器、液晶屏幕上的亮度，以提高顯示效果。前置光源技術(shù)是指光源從上而下沿電子墨屏或者液晶屏均勻?qū)Ч?，不直接照射眼睛，以提高顯示效果。

但是，現(xiàn)有的背光源或者前置光源都是兩側(cè)均出光，這樣會(huì)導(dǎo)致出光的效率較低，影響顯示裝置的顯示效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光源器件及顯示裝置，用以實(shí)現(xiàn)光源器件完全的單側(cè)出光，提高顯示效果。

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光源器件，包括：相對(duì)而置的第一基板和第二基板；設(shè)置于所述第一基板與所述第二基板之間的波導(dǎo)層，以及設(shè)置于所述波導(dǎo)層側(cè)面的側(cè)入式準(zhǔn)直光源；其中，

所述波導(dǎo)層的折射率分別大于所述第一基板的折射率和所述第二基板的折射率；

所述側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光以預(yù)設(shè)角度從所述波導(dǎo)層的側(cè)面入射，且入射光僅在所述第一基板與所述波導(dǎo)層的界面處發(fā)生全反射。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述第二基板的折射率大于所述第一基板的折射率。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述第一基板的折射率與所述第二基板的折射率相等，所述光源器件還包括：設(shè)置于所述波導(dǎo)層與所述第一基板之間的光柵耦合結(jié)構(gòu)；其中

所述光柵耦合結(jié)構(gòu)包括多個(gè)間隔設(shè)置的光柵條，以及存在于相鄰兩個(gè)所述光柵條之間的光柵間隙，所述光柵條的折射率大于所述第一基板的折射率；

且所述第一基板覆蓋所述光柵間隙。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述光柵耦合結(jié)構(gòu)的材料與所述波導(dǎo)層的材料相同。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述光柵耦合結(jié)構(gòu)與所述波導(dǎo)層為一體結(jié)構(gòu)。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述光柵耦合結(jié)構(gòu)的光柵周期大于1000nm，占空比為0.1～0.9。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述光柵耦合結(jié)構(gòu)的厚度為100nm～1.5μm。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述波導(dǎo)層的材料包括樹(shù)脂、玻璃、ITO或者Si₃N₄中的至少一個(gè)。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述波導(dǎo)層的厚度為100nm～100μm。

在一種可能的實(shí)施方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，所述側(cè)入式準(zhǔn)直光源為至少三種單色激光器芯片發(fā)出的單色光的混光；或，所述側(cè)入式準(zhǔn)直光源為至少三種單色發(fā)光二極管芯片發(fā)出的單色光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)后的混光；或，所述側(cè)入式準(zhǔn)直光源為白光發(fā)光二極管芯片經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)后的白光；或，條狀的冷陰極熒光燈管發(fā)出的光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)后的準(zhǔn)直光。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括顯示面板以及位于所述顯示面板出光側(cè)的前置光源，所述前置光源為本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件；其中，

所述光源器件的第二基板位于靠近所述顯示面板的一側(cè)。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括液晶顯示面板以及為所述液晶顯示面板提供光源的背光源，所述背光源為本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件；其中，

所述光源器件的第二基板位于靠近所述液晶顯示面板的一側(cè)。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光源器件及顯示裝置，該光源器件包括：相對(duì)而置的第一基板和第二基板；設(shè)置于第一基板與第二基板之間的波導(dǎo)層，以及設(shè)置于波導(dǎo)層側(cè)面的側(cè)入式準(zhǔn)直光源；其中，波導(dǎo)層的折射率分別大于第一基板的折射率和第二基板的折射率；側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光以預(yù)設(shè)角度從波導(dǎo)層的側(cè)面入射，且入射光僅在第一基板與波導(dǎo)層的界面處發(fā)生全反射。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)利用全反射的原理實(shí)現(xiàn)使側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射，在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生折射，即從第二基板的表面輻射出光，從而實(shí)現(xiàn)了光源器件超高的單側(cè)出光的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中光波導(dǎo)耦合的原理示意圖；

圖4a和圖4b分別為具體實(shí)施例中一體結(jié)構(gòu)的一種制備方法執(zhí)行各步驟后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a和圖5b分別為具體實(shí)施例中一體結(jié)構(gòu)的另一種制備方法執(zhí)行各步驟后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的顯示裝置的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。

附圖中各部件的形狀和大小不反映顯示裝置的真實(shí)比例，目的只是示意說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光源器件，如圖1和圖2所示，包括：相對(duì)而置的第一基板01和第二基板02；設(shè)置于第一基板01與第二基板02之間的波導(dǎo)層03，以及設(shè)置于波導(dǎo)層03側(cè)面的側(cè)入式準(zhǔn)直光源04(圖1中以波導(dǎo)層03兩側(cè)均設(shè)置側(cè)入式準(zhǔn)直光源04為例)；其中，

波導(dǎo)層03的折射率分別大于第一基板01的折射率和第二基板02的折射率；

側(cè)入式準(zhǔn)直光源04的光以預(yù)設(shè)角度從波導(dǎo)層03的側(cè)面入射，且入射光僅在第一基板01與波導(dǎo)層03的界面處發(fā)生全反射。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件，包括：相對(duì)而置的第一基板和第二基板；設(shè)置于第一基板與第二基板之間的波導(dǎo)層，以及設(shè)置于波導(dǎo)層側(cè)面的側(cè)入式準(zhǔn)直光源；其中，波導(dǎo)層的折射率分別大于第一基板的折射率和第二基板的折射率；側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光以預(yù)設(shè)角度從波導(dǎo)層的側(cè)面入射，且入射光僅在第一基板與波導(dǎo)層的界面處發(fā)生全反射。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)利用全反射的原理實(shí)現(xiàn)使側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射，在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生折射，即從第二基板的表面輻射出光，從而實(shí)現(xiàn)了光源器件超高的單側(cè)出光的效率。

可以理解的是，側(cè)入式準(zhǔn)直光源04是設(shè)置在波導(dǎo)層03在厚度方向上的側(cè)邊。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，可以在波導(dǎo)層的一側(cè)設(shè)置側(cè)入式準(zhǔn)直光源，也可以在波導(dǎo)層的兩側(cè)均設(shè)置側(cè)入式準(zhǔn)直光源，在此不作限定。

較佳地，在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，在波導(dǎo)層的兩側(cè)均設(shè)置側(cè)入式準(zhǔn)直光源，這樣可以增強(qiáng)入射至波導(dǎo)層的光，從而可以實(shí)現(xiàn)大面積顯示器件均勻出光的需求。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，準(zhǔn)直光源可以為至少三種單色激光器芯片發(fā)出的單色光的混光，例如：紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三色的半導(dǎo)體激光器芯片經(jīng)過(guò)混光后制成該準(zhǔn)直光源006?；蛘?，準(zhǔn)直光源也可以為至少三種單色發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)芯片發(fā)出的單色光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)后的混光，例如：R、G、B三色的LED芯片經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直、混光后制成該準(zhǔn)直光源。或者，準(zhǔn)直光源還可以為白色LED芯片發(fā)出的經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)后的白光，例如：白光LED芯片經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后制成該準(zhǔn)直光源?；蛘?，該準(zhǔn)直光源也可以為由條狀的冷陰極熒光管(CCFL燈管)發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)后制成的準(zhǔn)直光，準(zhǔn)直光源不限于上述類型。

并且，在具體實(shí)施時(shí)，為了使準(zhǔn)直光源可以有效從波導(dǎo)層的側(cè)邊入射至波導(dǎo)層中傳播，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中的準(zhǔn)直光源一般與波導(dǎo)層的側(cè)邊寬度匹配，具體地，可以使用和波導(dǎo)層寬度一致的激光器芯片或LED芯片條，或者在較稀的激光器芯片或LED芯片條前加一些擴(kuò)束結(jié)構(gòu)。

眾所周知，光的全反射的原理是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角超過(guò)某一角度(臨界角)時(shí)，折射光完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象。本發(fā)明正是通過(guò)利用全反射的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)光源器件單側(cè)出光的，即通過(guò)合理設(shè)置第一基板、第二基板以及波導(dǎo)層的折射率，以及設(shè)置側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光以預(yù)設(shè)角度從波導(dǎo)層的側(cè)面入射，使入射光僅在波導(dǎo)層與第一基板的界面處發(fā)生全反射，而在波導(dǎo)層與第二基板的界面處發(fā)生折射，從而實(shí)現(xiàn)了光源器件的單側(cè)出光，且能滿足大面積均勻透射出光的顯示需求。

下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件利用全反射實(shí)現(xiàn)單側(cè)出光的原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一：

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，如圖2所示，第一基板01的折射率與第二基板02的折射率相等，該光源器件還包括：設(shè)置于波導(dǎo)層03與第一基板01之間的光柵耦合結(jié)構(gòu)05。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，由于第一基板和第二基板的折射率相等，當(dāng)側(cè)入式準(zhǔn)直光源以大于臨界角的角度入射至波導(dǎo)層時(shí)，就形成了波導(dǎo)模式，即入射光會(huì)在第一基板的界面板和第二基板的界面均發(fā)生全反射。但是，當(dāng)在波導(dǎo)層與第一基板之間設(shè)置光柵耦合結(jié)構(gòu)時(shí)，第一基板的界面的波導(dǎo)模式被破壞，即光柵耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)置可以使波導(dǎo)層與第一基板界面發(fā)生衍射，當(dāng)衍射光以m(m＝0,±1,±2…)級(jí)衍射角輻照到波導(dǎo)層與第二基板的界面，m級(jí)衍射的衍射角不全大于臨界角，使得照射到波導(dǎo)層與第二基板的界面的光不能完全達(dá)到全反射條件，使得衍射光折射出第二界面，從而可以實(shí)現(xiàn)光源器件的單側(cè)出光。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，如圖2所示，光柵耦合結(jié)構(gòu)05包括多個(gè)間隔設(shè)置的光柵條，以及存在于相鄰兩個(gè)光柵條之間的光柵間隙，光柵條的折射率大于第一基板01的折射率；

且第一基板01覆蓋光柵間隙。

在光通信以及集成光學(xué)中，光波導(dǎo)是一種比較常用的基本元器件。為了將光束有效地耦合進(jìn)光波導(dǎo)或?qū)⒐鈴墓獠▽?dǎo)中耦合出來(lái)，一種比較常用的方法就是使用光柵耦合結(jié)構(gòu)。如圖3所示，當(dāng)入射光束或出射光束滿足公式：β_q＝β_m–qK(q＝0,±1,±2,…)的位相匹配關(guān)系時(shí)，入射光即可在波導(dǎo)中激發(fā)m階導(dǎo)模，或者m階導(dǎo)模即可在給定方向上耦合出去。上式中，β_m為m階導(dǎo)模的傳播常數(shù)β_m＝k₀N_m，N_m為m階導(dǎo)模的有效折射率，K為光柵矢量，K＝2π/Λ，Λ為光柵周期。

在一個(gè)光柵耦合結(jié)構(gòu)中，光柵周期是由一光柵條和相鄰的一光柵間隙組成的。

假設(shè)入射光(或出射光)波矢方向與豎直方向夾角為θ，則以上位相匹配關(guān)系可進(jìn)一步表示為：k₀n_csinθ＝k₀N_m–q2π/Λ(q＝0,±1,±2,…)。

若波導(dǎo)層為透明介質(zhì)，還可從波導(dǎo)層一側(cè)進(jìn)行輸入輸出耦合，此時(shí)位相匹配關(guān)系可表示為：k₀n_ssinθ＝k₀N_m–q2π/Λ(q＝0,±1,±2,…)。

基于此，在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，設(shè)置于波導(dǎo)層與第一基板之間的光柵耦合結(jié)構(gòu)的作用為：從波導(dǎo)層中傳播的光線中，選擇給定顏色光線(光波長(zhǎng)λ)在給定方向(與波導(dǎo)層表面法線的夾角θ)上的出射。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)從波導(dǎo)層耦合出的光方向可控的光波長(zhǎng)λ與光柵耦合結(jié)構(gòu)的光柵周期Λ滿足如下公式：

n*Λ(sinθ_i+sinθ_d)＝m*λ，(m＝0,±1,±2,…)

其中，n為所述波導(dǎo)層傳播導(dǎo)模的有效折射率，θ_i為入射角，θ_d為衍射角即耦合出光方向與波導(dǎo)層表面法線的夾角，m為衍射級(jí)次。

在具體實(shí)施時(shí)，在某些特定的應(yīng)用場(chǎng)景中，需要本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件在某一位置的出光方向是固定的，即上式中出光方向θ_d角是固定的，因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)各光柵耦合結(jié)構(gòu)05的光柵周期Λ，實(shí)現(xiàn)選擇給定顏色光線(光波長(zhǎng)λ)在給定方向(與波導(dǎo)層03表面法線的夾角θ_d)上的出射，即光柵周期由所需的出光方向以及入射光顏色決定的。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，波導(dǎo)層的材料包括樹(shù)脂、玻璃、ITO或者Si₃N₄中的至少一個(gè)，在此不作限定。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，一般光柵耦合結(jié)構(gòu)的材料為透明介質(zhì)材料，如SiO₂，樹(shù)脂材料等。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)的材料可以與波導(dǎo)層的材料相同，也可以不同，在此不作限定。

較佳地，具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)與波導(dǎo)層可以制作為一體結(jié)構(gòu)，在此不作限定。

下面介紹一下本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光柵耦合結(jié)構(gòu)與波導(dǎo)層為一體結(jié)構(gòu)的制作方法。具體地，可以包括以下步驟：

(1)在第二基板02上形成波導(dǎo)膜層11，如圖4a所示；

(2)對(duì)波導(dǎo)膜層11的上表面進(jìn)行構(gòu)圖工藝形成均勻的多個(gè)凹槽結(jié)構(gòu)，如圖4b所示；即形成了光柵耦合結(jié)構(gòu)05與波導(dǎo)層03的一體結(jié)構(gòu)。

或者，

(1)對(duì)第一基板01的下表面進(jìn)行構(gòu)圖工藝形成均勻的多個(gè)凹槽結(jié)構(gòu)，如圖5a所示；

(2)將波導(dǎo)膜層11覆蓋第一基板01的下表面，如圖5b所示；即形成了光柵耦合結(jié)構(gòu)05與波導(dǎo)層03的一體結(jié)構(gòu)。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述一體結(jié)構(gòu)的制作方法中，構(gòu)圖工藝可只包括光刻工藝，或，可以包括光刻工藝以及刻蝕步驟，同時(shí)還可以包括納米壓印、紫外曝光、電子束曝光等其他用于形成預(yù)定圖形的工藝；光刻工藝是指包括成膜、曝光、顯影等工藝過(guò)程的利用光刻膠、掩模板、曝光機(jī)等形成圖形的工藝。在具體實(shí)施時(shí)，可根據(jù)本發(fā)明中所形成的結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的構(gòu)圖工藝。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，波導(dǎo)層的厚度一般控制在100nm～100μm之間，當(dāng)側(cè)入式準(zhǔn)直光源的準(zhǔn)直性比較好或可以對(duì)耦合入波導(dǎo)層中模式進(jìn)行有效控制時(shí)，波導(dǎo)層的厚度可以適當(dāng)增厚，以增加入光效率，比如500nm～100μm之間即可；當(dāng)準(zhǔn)直光源的準(zhǔn)直性比較差時(shí)，為了便于光柵耦合結(jié)構(gòu)對(duì)出光方向和顏色的控制，波導(dǎo)層的厚度需要足夠薄，最好為單模波導(dǎo)，例如波導(dǎo)層的厚度為100nm，在此不作限定。

具體實(shí)施時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)單側(cè)出光，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)的光柵周期一般大于1000nm，占空比為0.1～0.9，即光柵條寬度和光柵間隙寬度的比例。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，在光柵耦合結(jié)構(gòu)中的占空比為0.5時(shí)效果較佳，當(dāng)然，在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中根據(jù)所需出光強(qiáng)度，平衡顯示面板不同位置亮度的差異、工藝條件等因素的考慮，占空比可以偏離該數(shù)值。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)的厚度一般控制在100nm～1.5μm之間，在此不做限定。

較佳地，考慮到光柵耦合結(jié)構(gòu)的厚度對(duì)波導(dǎo)光柵耦合的單側(cè)光損失的能量較敏感，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為500nm左右。

具體地，為了便于采用刻蝕的方式制作出光柵耦合結(jié)構(gòu)，在具體實(shí)施時(shí)，一般要求光柵耦合結(jié)構(gòu)的厚度不大于一個(gè)光柵條的寬度，在此不作限定。

較佳地，具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，光柵耦合結(jié)構(gòu)中的所有光柵條的厚度相同，即為光柵耦合結(jié)構(gòu)的厚度，光柵耦合結(jié)構(gòu)中的所有光柵條的寬度都相同。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，如圖2所示，例如，第一基板01和第二基板02均采用折射率為1.52的玻璃，波導(dǎo)層03采用折射率為2.0的玻璃，此時(shí)側(cè)入式準(zhǔn)直光源04以大于臨界角的角度入射至波導(dǎo)層03時(shí)，由于第一基板01和第二基板02的折射率相同，就形成了波導(dǎo)模式，即入射光則會(huì)在第一基板01的界面板和第二基板02的界面均發(fā)生全反射。但是，當(dāng)在波導(dǎo)層03與第一基板01之間設(shè)置光柵耦合結(jié)構(gòu)05時(shí)，第一基板01的界面的波導(dǎo)模式被破壞，即光柵耦合結(jié)構(gòu)05的設(shè)置可以使波導(dǎo)層03與第一基板01界面發(fā)生全反射的條件和波導(dǎo)層03與第二基板02界面發(fā)生全反射的條件不同，當(dāng)側(cè)入式準(zhǔn)直光源04通過(guò)以預(yù)設(shè)角度的入射角入射波導(dǎo)層03時(shí)，使入射光在波導(dǎo)層03與第一基板01界面發(fā)生全反射，而在波導(dǎo)層03與第二基板02界面發(fā)生折射，從而可以實(shí)現(xiàn)光源器件的單側(cè)出光。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，可以通過(guò)時(shí)域有限差分法軟件FDTD Solutions在時(shí)域和頻域求解麥克斯韋方程，來(lái)優(yōu)化光柵耦合結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，以及優(yōu)化各組成材料的折射率，用來(lái)提高第一基板和第二基板出光效率的對(duì)比度。例如，當(dāng)波導(dǎo)層和光柵耦合結(jié)構(gòu)使用不同的材料時(shí)，如選擇光柵耦合結(jié)構(gòu)是折射率為1.56的透明的樹(shù)脂材料或玻璃材料，波導(dǎo)層選擇折射率為1.63的玻璃時(shí)，可以使第一基板和第二基板出光效率的比值提高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

另外，光柵的周期、厚度和波導(dǎo)層的厚度都需要根據(jù)實(shí)際出光效率的需求，在此參數(shù)上進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。一般來(lái)說(shuō)，光柵厚度越薄，出光效率對(duì)比度越大。

本發(fā)明實(shí)施例一中，通過(guò)選用折射率相同的第一基板和第二基板，并在波導(dǎo)層與第一基板或者波導(dǎo)層與第二基板之間設(shè)置一光柵耦合結(jié)構(gòu)，光柵耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)置可以使波導(dǎo)層與第一基板界面發(fā)生全反射的條件和波導(dǎo)層與第二基板界面發(fā)生全反射的條件不同，通過(guò)控制側(cè)入式準(zhǔn)直光有以預(yù)設(shè)角度的入射角入射波導(dǎo)層，從而實(shí)現(xiàn)光源器件的單側(cè)出光。并通過(guò)調(diào)節(jié)光柵的周期、厚度以及占空比，可以實(shí)現(xiàn)高的第二基板、第一基板出光效率比。但是上述實(shí)施例一中，光柵耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)置，可能會(huì)破壞波導(dǎo)層上表面的結(jié)構(gòu)，由于空氣介質(zhì)中會(huì)有漏光，會(huì)破壞波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射的條件，因此會(huì)導(dǎo)致光源器件不能實(shí)現(xiàn)完全單側(cè)出光，并且漏光會(huì)影響光源器件的顯示對(duì)比度、亮度及顏色等。

實(shí)施例二：

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，如圖1所示，第二基板02的折射率大于第一基板01的折射率。

具體實(shí)施時(shí)，設(shè)第一基板的折射率為n1，第二基板的折射率為n2，波導(dǎo)層的折射率為n0，當(dāng)側(cè)入式準(zhǔn)直光入射波導(dǎo)層，在第一基板界面發(fā)生全反射的臨界角為θ1，在第二基板界面發(fā)生全反射的臨界角為θ2，側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光以預(yù)設(shè)角度θi(入射角)從波導(dǎo)層的側(cè)面入射時(shí)，隨著θi的變化，波導(dǎo)層內(nèi)光路會(huì)發(fā)生變化。例如：(1)當(dāng)入射角滿足θ1＜θ2＜θi＜90°時(shí)，入射光在波導(dǎo)層與第一基板的界面以及波導(dǎo)層與第二基板的界面均會(huì)發(fā)生全反射；(2)當(dāng)入射角滿足θ1＜θi＜θ2時(shí)，波導(dǎo)層與第二基板的界面的全反射條件被破壞，光會(huì)從第二基板中輻射出去；(3)當(dāng)入射角滿足θ2＜θi＜θ1時(shí)，波導(dǎo)層與第一基板的界面的全反射條件被破壞，光會(huì)從第一基板中輻射出去；(4)當(dāng)入射角滿足θi＜θ1＜θ2時(shí)，波導(dǎo)層與第一基板的界面以及波導(dǎo)層與第二基板的界面的全反射條件均被破壞，光會(huì)從第一基板和第二基板中輻射出去。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件是利用上述原理(2)，使入射光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射，在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生折射，從而實(shí)現(xiàn)從第二基板的界面輻射出光，即實(shí)現(xiàn)了光源器件的單側(cè)出光。也可以利用上述原理(3)，使入射光在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生全反射，在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生折射，從而實(shí)現(xiàn)從第一基板的界面輻射出光，即也可以實(shí)現(xiàn)光源器件的單側(cè)出光。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要利用上述原理(4)，使入射光在波導(dǎo)層與第二基板的界面及波導(dǎo)層與第一基板的界面均發(fā)生折射，即光會(huì)從第一基板和第二基板中均輻射出去，從而可以實(shí)現(xiàn)光源器件的兩側(cè)均出光。

對(duì)本發(fā)明實(shí)施例利用上述原理(2)實(shí)現(xiàn)單側(cè)出光為例進(jìn)行說(shuō)明。例如，欲實(shí)現(xiàn)第二基板輻射出光，則需要入射光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射，則入射角θi需滿足：

arcsin(n1/n0)＝θ1＜θi＜θ2＝arcsin(n2/n0)，即波導(dǎo)層的折射率需滿足：n0＞n2＞n1。

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件，通過(guò)調(diào)節(jié)波導(dǎo)層的厚度、波導(dǎo)層的折射率n0與第二基板的折射率n2的差值Δn就可以得到不同出光效率的光源器件，即可根據(jù)需要，通過(guò)選用適當(dāng)?shù)牟▽?dǎo)層的厚度以及Δn，就可以得到不同出光效率的光源器件。

例如，在本發(fā)明中，如圖1所示，第一基板01采用折射率n1為1.46的玻璃，第二基板02采用折射率n2為1.52的光學(xué)玻璃或者透明樹(shù)脂材料，當(dāng)波導(dǎo)層03采用折射率n0為1.64的玻璃，且波導(dǎo)層03兩側(cè)的側(cè)入式準(zhǔn)直光源04以64～69°之間的角度入射波導(dǎo)層時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)光源器件的完全單側(cè)出光，且第二基板02界面與第一基板01界面輻射出光的效率比大于10⁸。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，第一基板可以采用一些折射率較低的光學(xué)玻璃、透明樹(shù)脂等材料，第二基板可以采用常用的LCD或OLED基板玻璃構(gòu)成，也可以采用一些光學(xué)玻璃、透明樹(shù)脂材料等，在此不做限定。

較佳地，具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，第一基板采用折射率為1.46的光學(xué)玻璃，第二基板采用折射率為1.52的光學(xué)玻璃。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，第一基板和第二基板的厚度由具體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)或工藝條件決定，在此不做限定。

具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，第一基板的厚度為2um，第二基板的厚度為0.5mm。

具體實(shí)施時(shí)，為了使光可以從第一基板或第二基板的表面均勻有效的輻射出去，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，第一基板的下表面和第二基板的上表面，即與波導(dǎo)層相接觸的表面具有較好的平整度及平行度。

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)施例二中，只需要合理設(shè)置三種不同折射率的材料就能夠形成單側(cè)出光的光源器件，不需加入光柵耦合結(jié)構(gòu)，這樣波導(dǎo)層的表面不會(huì)被破壞，兩側(cè)側(cè)入式準(zhǔn)直光源以預(yù)設(shè)角度入射至波導(dǎo)層，可以實(shí)現(xiàn)單側(cè)完全不出光，另一側(cè)出光效率可控，從而實(shí)現(xiàn)超高的第一基板和第二基板出光效率的對(duì)比度以及實(shí)現(xiàn)較大面積出光。

具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件既可以作為前置光源，也可以作為背光源，在此不作限定。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括顯示面板以及位于顯示面板出光側(cè)的前置光源，前置光源為本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件；其中，光源器件的第二基板位于靠近顯示面板的一側(cè)。由于該顯示裝置解決問(wèn)題的原理與前述一種光源器件相似，因此該顯示裝置的實(shí)施可以參見(jiàn)前述光源器件的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射、在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生折射，即光源器件的第二基板輻射出光，實(shí)現(xiàn)了光源器件的單側(cè)出光，提高了光源器件的出光效率，因此當(dāng)本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件作為顯示面板的前置光源時(shí)，可以提高顯示面板的顯示效果。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括液晶顯示面板以及為液晶顯示面板提供光源的背光源，背光源為本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件；其中，光源器件的第二基板位于靠近液晶顯示面板的一側(cè)。由于該顯示裝置解決問(wèn)題的原理與前述一種光源器件相似，因此該顯示裝置的實(shí)施可以參見(jiàn)前述光源器件的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件中，側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射、在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生折射，即光源器件的第二基板輻射出光，實(shí)現(xiàn)了光源器件的單側(cè)出光，提高了光源器件的出光效率。由于液晶顯示面板是被動(dòng)發(fā)光，需要背光源透射出光，因此當(dāng)本發(fā)明實(shí)施例提供的光源器件作為液晶顯示面板的背光源時(shí)，由于是完全單側(cè)出光，可以提高液晶顯示面板的顯示效果。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述光源器件及顯示裝置，該光源器件包括：相對(duì)而置的第一基板和第二基板；設(shè)置于第一基板與第二基板之間的波導(dǎo)層，以及設(shè)置于波導(dǎo)層側(cè)面的側(cè)入式準(zhǔn)直光源；其中，波導(dǎo)層的折射率分別大于第一基板的折射率和第二基板的折射率；側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光以預(yù)設(shè)角度從波導(dǎo)層的側(cè)面入射，且入射光僅在第一基板與波導(dǎo)層的界面處發(fā)生全反射。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)利用全反射的原理實(shí)現(xiàn)使側(cè)入式準(zhǔn)直光源的光在波導(dǎo)層與第一基板的界面發(fā)生全反射，在波導(dǎo)層與第二基板的界面發(fā)生折射，即從第二基板的表面輻射出光，從而實(shí)現(xiàn)了光源器件超高的單側(cè)出光的效率。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。