CN101696785B - 基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板 - Google Patents
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Abstract
一种液晶显示技术领域的基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，包括：出光面、底面及至少一个入光面和若干个侧面，其中：出光面与底面相对设置，入光面与出光面及底面相接，所述出光面上设有若干个格点组成的阵列，每一个格点中设有一个一维透射式金属光子晶体。本发明能使出射光均匀化，并且利用一维反射型金属光子晶体的偏振转化作用和一维透射型金属光子晶体的偏振选择透过特性，使背光系统的光源发出的非偏振光转化为线偏振光出射，能减少经过前偏振片引起的能量损失，提高效率，甚至可以取代前偏振片从而简化系统的结构，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种液晶显示技术领域的装置，具体是一种基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板。
背景技术
液晶显示面板由背光源、导光板、扩散膜、棱镜增透膜、前偏振片、液晶层、彩色滤光片、后偏振片等组成。其中，光源、导光板、扩散膜、增透膜等为液晶面板提供一个均匀的背光照明；前后偏振片和液晶层形成控制光通量的光阀；彩色滤光层进行红、绿、蓝三色滤光以形成彩色像素。目前，这种多层相互配合实现彩色显示的主要问题是背光的光学效率低、制造成本高和工艺复杂等。为解决这些问题，一些技术已经被用来对面板结构进行改良。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利文献号CN17607242记载了一种“导光板和背光模组”，其在入光面和出光面制作一维周期渐变的光栅，一方面提高入光面的耦合效率，另一方面也通过对出光面光栅周期的调整，可以控制出光面出射光线的出射角和效率，从而使出射光线从导光板均匀垂直出射，提高亮度。此发明结构简单、解决了面板的均匀性和效率问题，但仍无法克服前偏振片的1/2光损耗。
一维金属光子晶体不仅能对入射光波起到衍射效果，还具有偏振选择特性。对于透射型的一维金属光子晶体，其能让特定偏振态的光透射，其他偏振态的光反射；对于反射型的一维金属光子晶体，其能使反射光相对入射光发生偏振态的转化。因此可以利用一维亚微米金属光栅提高均匀性，还可以实现导光板出射光的偏振化从而提高背光的光学效率。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，利用导光板底面的一维反射型金属光子晶体或1/4波片改变入射光的偏振态，利用导光板出光面的一维透射型金属光子晶体格点阵列，使出射光均匀化，并且利用一维反射型金属光子晶体的偏振转化作用和一维透射型金属光子晶体的偏振选择透过特性，使背光系统的光源发出的非偏振光转化为线偏振光出射，能减少经过前偏振片引起的能量损失，提高效率，甚至可以取代前偏振片从而简化系统的结构，降低成本。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：出光面、底面及至少一个入光面和若干个侧面，其中：出光面与底面相对设置，入光面与出光面及底面相接，所述出光面上设有若干个格点组成的阵列，每一个格点中设有一个一维透射式金属光栅。
所述的格点为圆形或四边形，当格点为正方形时，格点的边长在垂直于入光面方向上以贝塞尔函数递增；所述的格点的边长在平行于入光面方向上保持相同，这样使得近光源处格点面积小，远光源处格点面积大，达到出光均匀的效果。
所述的一维透射式金属光栅的周期为10nm-200nm，且所有一维透射式金属光子晶体的晶格取向均相同。
所述的导光板的底面设有一个偏振转换结构，该偏振转换结构为以下任一一种：
a)表面设有反射层的1/4波片；
b)周期为10nm-200nm且晶格取向与一维透射型金属光子晶体的取向成30°～60°的一维反射式金属光子晶体。
与现有技术对比，本发明在导光板底部引入了一维反射型金属光子晶体或1/4波片，在导光板出光面上引入一维透射型金属光子晶体格点阵列。底部的1/4波片或一维反射型金属光栅主要起偏振转化的作用，出光面的一维透射型金属光栅格点阵列主要起线偏振选择的作用，经过两者的作用可以使光源中大部分以接近平行于前偏振片偏振方向的线偏振光出射，减少经过前偏振片的损耗，提高光源的利用率。同时，出光面光栅点阵的格点特征尺寸、形貌、周期、金属层厚度、截面形态、金属光栅的占空比，均可以调节，用来提高出光效率和和均匀性。
附图说明
图1为本发明结构的剖面图。
图2为本发明出光面的局部放大示意图。
图3为本发明的底面的局部放大示意图。
图4为实施例1偏振转换结构示意图。
图5为实施例2偏振转换结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：出光面1、底面2及一个入光面3和一个侧面4，其中：出光面1与底面2相对设置，入光面3与出光面1及底面2相接。其材质为亚克力。
所述的一维透射型金属光子晶体格点阵列6中的格点7形状为四边形，一维透射式金属光子晶体5固定设置于格点7内。
如图2所示，所述的一维透射型金属光栅格点阵列6，格点呈正方形，格点的边长在垂直于入光面方向上以贝塞尔函数递增；在平行于入光面方向上保持相同，这样使得近光源处格点面积小，远光源处格点面积大，达到出光均匀的效果。
所述的一维透射式金属光子晶体5的周期为100nm，且一维透射型金属光子晶体格点阵列6中所有的一维透射式金属光子晶体5晶格取向是相同的。
如图3和图4所示所述的导光板的底面2设有一个偏振转换结构，该偏振转换结构具体是晶格取向与格点阵列6中的一维透射式金属光子晶体5的取向成45°的一维反射式金属光子晶体8。
所述的导光板的底面2的一维反射型金属光子晶体的周期均为100nm。
该实施例1可以通过调整一维透射型金属光栅格点阵列6的尺寸大小以及一维透射式金属光栅5的占空比等获得高的出光均匀度；可以通过调整一维透射式金属光栅5和一维反射式金属光栅8的周期以及相对夹角来使不同偏振方向的光线循环利用，并得到特定方向的偏振光输出。
实施例2
如图5所示，本实施例在实施例1基础上，改变了底面的设计，其所述的导光板的底面2设有一个偏振转换结构，该偏振转换结构具体是一层设有反射层10的1/4波片9。
同实施例1，该实施例2通过了一层1/4波片和一层反射层实现了不同偏振态的光线的循环利用，能同实施例1一样，最终实现导光板的均匀化和偏振输出。
Claims (5)
1.一种基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，包括：出光面、底面及至少一个入光面和一个侧面，其中：出光面与底面相对设置，入光面与出光面及底面相接，其特征在于：所述出光面上设有若干个格点组成的阵列，每一个格点中设有一个一维透射式金属光栅；
所述的导光板的底面设有一个偏振转换结构，该偏振转换结构为以下任一一种：a)表面设有反射层的1/4波片；b)周期为10nm-200nm且晶格取向与一维透射型金属光子晶体的取向成45°的一维反射式金属光子晶体。
2.根据权利要求1所述的基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，其特征是，所述的格点为圆形或四边形。
3.根据权利要求1或2所述的基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，其特征是，所述的格点为正方形，格点的边长在垂直于入光面方向上以贝塞尔函数递增。
4.根据权利要求3所述的基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，其特征是，所述的格点的边长在平行于入光面方向上保持相同。
5.根据权利要求1所述的基于一维金属光子晶体的带偏振功能的导光板，其特征是，所述的一维透射式金属光栅的周期为10nm-200nm，且所有一维透射式金属光子晶体的晶格取向均相同。
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