專利名稱：一種具有納米金屬光柵的顯示用背光結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息顯示技術領域，具體是涉及一種含有納米金屬線柵的背光結構來提聞屏眷顯不売度。
背景技術：
在平板顯示領域，IXD占有80%以上的份額，而IXD面板本身不具發(fā)光特性，因此，須借助背光模組提供的光源及分布均勻的亮度才能使液晶顯示器顯示影像。因此增光膜、導光板、擴散膜等也稱為背光模組關鍵件，其主要作用是為液晶面板提供均勻的面光源，盡可能高的光能透過特性，盡可能不影響光的特性。普通的LCD的背光模組的結構如圖1所不，從背光源到輸出光的有效光輸出效率很低，屏幕的顯不亮度較低。目前針對以上問題，提高屏幕顯示亮度方法主要有:(I)在背光模組中添加增亮膜，其中尤以美國3M公司生產(chǎn)反射式偏光增亮膜(或稱為DBEF膜)最為常見，該膜是由多層高分子材料復合而成的具有產(chǎn)生高效率偏振光功能的光學薄膜；具體可參見http://WWW.3M.com/vikuiti相關介紹(2)美國的研究人員與臺灣一家光電企業(yè)合作,用納米光柵偏振元件替換LCD中的線偏振元件，制造出了更薄、更高效的顯示器件。第一種方法中DBEF是一種反射偏光片,通過選擇性反射背光系統(tǒng)的光,使其不被LCD的下偏光片所吸收，使LCD全視角的部分光得以重新利用，同時能夠循環(huán)利用偏振光。由此使軸向亮度增加約60%。但現(xiàn)有的DBEF膜作為偏光底片用于IXD顯示時由于偏振抑制比低而導致泄露的光被吸收，效果不佳，只有30%左右的光能提高。第二種采用納米光柵偏振片代替反射偏振片和底層線性偏振層，通過將這兩個偏振元件的功能集成進一個背光循環(huán)元件，從而提高顯示亮度。但是在這種方法中并沒有提及納米線柵的擺放位置問題，而這恰恰對于顯示亮度的提聞具有很大的影響
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，提高從光源到輸出光的有效光輸出效率。本發(fā)明的技術解決方案如下:
一種具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，包括光源、燈管反射罩、反射片、導光板、擴散片，其特點在于還包括設置于擴散片與液晶面板底層的偏振片之間的納米金屬線柵，該納米金屬線柵由光柵面、基板和襯底面構成，所述的基板位于光柵面和襯底面之間，光柵面正對擴散片，襯底面朝向偏光片。所述的納米金屬線柵設置在正對經(jīng)擴散片后出射角最大的方向。所述的基板為對光透明的塑料或玻璃。所述的光源為冷陰極熒光管(CCFL)或發(fā)光二極管(LED)。所述的燈管反射罩作用在包住燈管發(fā)出的光源，盡量的送入導光板內。所述的導光板是將線光源轉換為面光源，用來提高灰度以及面板光線的均勻性，并未特指某一類導光板?？梢允瞧桨鍫钜部梢允切ㄐ危W(wǎng)點的印刷方式可以是IR或者UV印刷。所述的反射片是將未被散射的光源反射再進入光傳導區(qū)內，反射方式為鏡面反射，以提高光的利用率。所述的擴散片內有很多顆粒狀的物體，可以將導光板收到的光進行擴散，使光能夠向納米金屬線柵正面方向傳播，起到拓寬視角的作用。所述的納米金屬線柵正對擴散片的一面上具有光柵，并在上面鍍有金屬，而朝向偏振片的一側沒有光柵。所述的基板為透明塑料或玻璃。所述的納米金屬線柵的光柵面上鍍有金屬，所述的金屬為Al或Ag，且其厚度未做固定限制。本實施方式中使用的金屬是Al,其厚度為50nm。所述的光柵面是具有缺陷的線條或微腔嵌套的結構，是單層金屬線柵或者是雙層金屬線柵，其周期并未做固定的限定。在本實施方案中使用的光柵是雙層金屬線柵周期是300nm,線柵的深度是80nm。所述的納米金屬線柵擺放在正對經(jīng)擴散片后出射角最大的方向即常見的導光板的長度方向上。可以避免由于入射光被光柵衍射或者形成橫向光波共振而導致的吸收增力口，使得亮度和顏色隨視角發(fā)生變化。在上述結構中特別指出納米金屬線柵的放置位置:其光柵面正對擴散片，非光柵面則朝向偏振片，且納米金屬線柵擺放在正對經(jīng)擴散片后出射角最大的方向，使得背光先經(jīng)過線柵再從襯底透射出來的方式。其原理在于可以減小入射光被散射和耦合到襯底形成吸收損耗，能夠在透射相 同的情況下獲得更大的反射效率，達到比一般襯底面靠近背光更加高的光學效率，因此能夠大大提高顯示的亮度和節(jié)約能源。本發(fā)明同時還指出當LED光源經(jīng)導光板把線光源轉化為面光源，再由擴散片將導光板收到的光進行擴散進行拓寬視角時，將納米金屬線柵擺放在正對經(jīng)擴散片后出射角最大的方向即常見的導光板的長度方向上。可以避免由于入射光被光柵衍射或者形成橫向光波共振從而增加吸收，導致亮度和顏色隨視角發(fā)生變化，如參考文獻:ZhichengYe, JunZheng, ShuSun, Shujing Chen and DaheLiu, Plasmonics., 2012.DOI 10.1007/sll468-012-9433_6。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是提高了從光源到輸出光的有效光輸出效率，能夠實現(xiàn)反射背光能循環(huán)利用，能夠在原有的基礎上進一步的提高顯示亮度，并能夠保證在觀看液晶面板時的視角問題。同時，納米金屬線柵的使用意味著反射背光能夠循環(huán)利用，從而能夠大大提高顯示的亮度和節(jié)約能源。
圖1為現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)背光模組和液晶面板的結構示意圖。圖2為本發(fā)明具有納米金屬光柵的顯示用背光實施方式的結構示意圖。圖3為本發(fā)明具有納米金屬光柵的顯示用背光將納米金屬線柵倒置后的，用來做驗證的實施方式的結構示意圖。圖4為本發(fā)明中兩種實施方式在相同強度背光源的情況下輸出光強度對比。圖5為本發(fā)明中入射光沿著垂直于光柵線條方向變化時，得出的光線透射率圖。
圖6為本發(fā)明中入射光沿著納米金屬線柵線條方向改變時得出的光線透射率圖。圖中:1-基板，2-光柵面，3-襯底面，4-擴散片，5-導光板，6_反射片，7_燈管反射罩，8-光源，9-底層偏振片，10-液晶層，11-彩色濾光片，12-頂層偏振片，13-表面反射層，14-增亮膜。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作詳細說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。請先參閱圖2，圖2為本發(fā)明具有納米金屬光柵的顯示用背光第一種實施方式。如圖所示，當發(fā)光二極管S(LED)點亮以后，線型光源經(jīng)反射罩7進入導光板5，轉化線光源分布成均勻的面光源，再經(jīng)擴散片4將導光板5收集到的光進行擴散，將整個含有納米金屬線柵的基板I放置在擴散片和底層的偏振片9之間，其中納米金屬線柵光柵面2正對擴散片，非光柵面3則朝向底層偏振片9，且納米金屬線柵擺放在正對經(jīng)擴散片4后出射角最大的方向。其中，底層偏振片9、液晶層10、彩色濾光片11、頂層偏振片12、表面反射層13構成液晶面板。圖3為本發(fā)明具有納米金屬光柵的顯示用背光將納米金屬線柵倒置后的實施方式，也是用來和圖2中的實施方式拿來作對比，以證明本發(fā)明所具有的優(yōu)越性的一種實施方式。如圖所示，將 當發(fā)光二極管(LED)點亮以后，線型光源經(jīng)反射罩進入導光板，轉化線光源分布成均勻的面光源，再經(jīng)擴散片將導光板收集到的光進行擴散，將整個含有納米金屬線柵的基板I放置在擴散片和底層的偏振片之間。該基板I靠近擴散片的一面是襯底面3，該基板I中朝向底層偏振片的一面是光柵面2。圖4為本發(fā)明中兩種實施方式在相同強度光源的情況下輸出光強度對比，如圖所示，圖中黑色線所表示的是光柵面正對背光源即在第一種實施方式下用光譜儀所測出來的光譜線，圖中灰色線所表示的是襯底面正對背光源即在第二種實施方式下用光譜儀所測出來的光譜線。其中橫坐標代表的光波的波長，單位是納米。而縱坐標則代表最終輸出光的強度。由圖4可以看出圖2所述實施方式在透射相同的情況下能夠獲得比圖3所述實施方式更高效的光學利用效率。這主要由于光柵面對著光源放置可以減小入射光被散射和耦合到襯底形成吸收損耗，因此在透射相同的情況下，可以獲得更大的反射效率，借此可以提高光學利用效率。所以優(yōu)選光柵面正對背光源。圖5和圖6為本發(fā)明中納米金屬線柵的透射光譜隨入射光和光柵線條走向的測試圖，橫坐標是波長，單位是納米，縱坐標是投射率，單位是％。其中圖5為入射角度沿著垂直于光柵線條方向變化時得出的光線透射率圖。圖6為入射光沿著納米金屬線柵線條方向改變時的光線透射率圖。由圖5和6對比可以很明顯的發(fā)現(xiàn)在圖6的放置方式中會產(chǎn)生很明顯的橫向光波共振從而使得透射光譜的顏色發(fā)生變化，同時透射效率降低。因此優(yōu)先選擇納米金屬光柵的光柵線條方向和經(jīng)導光板出射光的最大擴散方向一致。
權利要求
1.一種具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，包括光源(8)、燈管反射罩(7)、反射片(6)、導光板(5)、擴散片(4)，其特征在于還包括設置于擴散片與液晶面板底層的偏振片之間的納米金屬線柵，該納米金屬線柵由光柵面(2)、基板(I)和襯底面(3)構成，所述的基板(I)位于光柵面(2)和襯底面(3)之間，光柵面(2)正對擴散片，襯底面(3)朝向偏光片。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，其特征在于，所述的納米金屬線柵設置在正對經(jīng)擴散片后出射角最大的方向。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，其特征在于，所述的納米金屬線柵的光柵面(2)上鍍有金屬。
4.根據(jù)權利要求3所述的具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，其特征在于，所述的金屬為Al或Ag。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，其特征在于，所述的基板(I)為對光透明的塑料或玻璃。
6.根據(jù)權利要求1所述的具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，其特征在于，所述的光柵面(2)是具有缺陷的線條或微腔嵌套的結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，其特征在于，所述的光柵面(2)是 單層金屬線柵或者是雙層金屬線柵。
全文摘要
一種具有納米金屬光柵的顯示用背光結構，包括光源、燈管反射罩、反射片、導光板、擴散片，還包括設置于擴散片與液晶面板底層的偏振片之間的納米金屬線柵，該納米金屬線柵由光柵面、基板和襯底面構成，所述的基板位于光柵面和襯底面之間，光柵面正對擴散片，襯底面朝向偏光片。本發(fā)明比一般襯底面靠近背光更加高的光學效率且能夠保證觀看液晶面板的視角問題，同時納米金屬線柵的使用意味著反射背光能夠循環(huán)利用，從而能夠大大提高顯示的亮度和節(jié)約能源。
文檔編號F21S8/00GK103244875SQ201310209438
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月30日 優(yōu)先權日2013年5月30日
發(fā)明者葉志成, 孫楠凌 申請人:上海交通大學