[发明专利]一种用于实现偏振准直面光源的导光结构

说明书

本发明公开了一种用于实现偏振准直面光源的导光结构，该导光结构由导光结构主体、入射偏振光源及微透镜阵列组构成。入射偏振光源发出的光线经过在出光面处设置的凹形调光网点的作用，反向入射至四分之一波片经过两次调制及抛物面反射型微透镜的准直后，最终在出光面形成偏振状态垂直于原偏振状态的高偏振度准直面光源。该导光结构能够实现高效率的偏振准直面光源，且集成度高，结构紧凑，加工工艺易于实现，特别适合于需要面光源的应用，并有利于系统结构的薄型化设计。

技术领域

本发明涉及照明光学领域，尤其适合于需要偏振准直面光源的应用，并有利于系统结构的高集成化设计。特别地，可以运用于液晶显示的背光模组上。

背景技术

近年来，随着照明需求的进一步扩大，社会各个领域对于照明质量和照明系统结构的要求越来越苛刻，能够实现多元化目标的照明光学器件具有更加广阔的应用前景。以液晶显示器为例，液晶面板本身是被动发光的，需要设计特殊的结构为其提供偏振入射的面光源，背光模组作为一种光的引导分布模块，协助液晶面板实现最终的匀光显示。常见于液晶显示的背光模组主要包括光源、反射片、导光板、扩散膜、增光膜等部件。背光模组按其规模主要有侧光式结构与直下式结构两种。侧光式结构具有轻薄化的特点，该结构将光源放置于模组的边缘，通过导光板表面微结构的设计将光均匀的从正面导出，并由扩散膜和增光片将光线控制在选择的视角范围内。直下式结构不需要导光板，LED阵列直接布置在背光体的底部，通过一定高度的混光，各颗LED发出的光线也能在背光体的顶部形成一个均匀的光能量分布，实现均匀出射。总结这两种传统结构不难发现，尽管它们都能够实现均匀的面光源出光，然而系统中都包括了多层独立膜片，这并不利于系统的集成化和薄型化的实现，例如，反射片可以将从导光板下表面透出的光线反射回导光板中，提高光能的利用率；扩散膜的作用在于柔和光线分布，尽量减小亮暗区的差异，使光的分布更加均匀；棱镜片则是将散射的光束会聚，通常还贴上增光膜，以提高视角范围内的正面亮度。

为了提高光能利用率且向集成化、薄型化方向发展，研究者展开了许多工作。在US6443583中研究者利用有相互垂直的微棱镜结构的棱镜片，使出射光集中到导光板的出光面法线附近正负25度的范围内，该背光系统包括光源、导光板、反射片、扩散片和棱镜片。光源所发出的光线经过导光板的入光面进入导光板内部，由设置在导光板的底面下方的反射片反射并经导光板的出光面输出，导光板底面设有一定披覆率的调光网点，用来破坏导光板内部的全反射作用，实现面光源输出。但该装置中包含两片独立于主体外的棱镜片，不利于背光模组的集成化、薄型化设计，制造成本和装配误差也随之增加。在TW200745654中研究者利用光控制薄膜当做一遮蔽屏障贴附于液晶显示器前，以达到限制出射光源角度的目的。光控制薄膜具有紧密排列的黑色超微细百叶窗，其作用在于控制光线通过薄膜的传播方向，使得光线仅能透过薄膜上的透明区域。然而，光控制薄膜上黑色超微细百叶窗材料会吸收光线，使得光线透过率下降，光能利用率大幅下降，造成照明亮度不足的问题。综上，现有的照明装置都难以兼顾光学性能和集成度高的问题，而一些照明需求例如液晶显示背光模组还对准直性、偏振性有所要求，为了解决这一问题，有必要提供一种结构功能完整、工艺易于实现、成本低廉的面光源结构。

发明内容

本发明旨在提供一种以偏振光出射的准直型面光源照明装置，用于实现如液晶显示中的照明要求。该结构能够实现较高纯度的偏振光，并且出射光具有高准直性，且结构紧凑，加工工艺易于实现，相对于其他导光结构设计，集成度更高，结构功能更完整，由于出射光具有偏振性和准直特性，特别适合于需要偏振准直面光源的照明应用，并有利于系统结构的薄型化设计。