一种出光角度可调制的偏光背光源制造技术

本发明专利技术公开了一种出光角度可调制的偏光背光源，其包括：光源；偏光导光板，偏光导光板包括相邻且相连的入光面与出光面，所述入光面接收光源发出的自然光并从出光面出射偏振光，光源朝向偏光导光板的入光面；基本上尺寸一致地设置在偏光导光板之上的第一光线调制层，其远离偏光导光板的表面设置有多个连续排列沿大致垂直于入光面方向延伸的光调制单元，以调制偏振光出射的横向角度，光调制单元包括与第一光线调制层相交的两个平面，两个平面沿第一光线调制层的法线对称且与第一光线调制层相交形成≤45°的锐角；以及被基本上尺寸一致地设置在偏光导光板与第一光线调制层之间的低折射率层。本发明专利技术可提高光利用率，提升背光源在正视方向的出光亮度。

A Polarized Backlight with Modulable Output Angle

【技术实现步骤摘要】
一种出光角度可调制的偏光背光源
本专利技术涉及液晶显示应用
，特别涉及一种出光角度可调制的偏光背光源。
技术介绍
图像显示装置如液晶显示装置(LCD)主要包括一个提供光线的背光源组件和一个用于处理图像数据并在其上显示图像的显示组件。背光源组件中包括一个用于提供光线的照明组件和用于把从照明组件产生的光线转变成更适于显示组件的光线的各种光学元件。这些光学元件一般包括用于将照明组件发出的光导向显示组件并使光线均匀分布的导光板，以及多个通过调节导光板出射光线的光路从而提升显示亮度的光学膜。通常，在传统的出射自然光的背光源中，最终光的利用率往往不到原始发光的5％，光损耗很高。如果被损耗的光没有被重复利用，还会造成温度升高等不利影响。而且在光线利用率低的情况下，最终出射光线的角度范围较大，屏幕正面亮度不佳。一种解决方案是在自然光背光源和显示组件之间附加反射式偏振膜片(如3M公司的DBEF)，将未被利用的偏振光反射回收到背光源里，从而被循环利用。这种光学膜的特点是对一个偏振方向的光有透射功能，而对与之垂直的另一个偏振方向的光有反射功能。被反射的光重新进入到背光源的导光板中，退偏后，部分转化至可利用的偏振态，由此，可使纵向亮度增加约60％，但这种反射式偏振膜片价格昂贵。另一种解决方案是在背光源组件中添加一层能将自然光转化成偏振光的偏光导光板，且在偏光导光板之上设置一些能够调制光路以达到增亮效果的光学膜。这类增亮膜通常以棱镜膜的形式存在，利用在各向同性基材上设置一些棱镜结构将原本发散的光线调制聚拢在一定范围内。但是这种背光源组件中的增亮膜都只对经由偏光导光板出射的光线在纵向上进行了角度调制，导致屏幕只在纵向出光效果上提升了均匀性和亮度，并没有针对光线在横向上的分布角度进行调制，屏幕在横向上仍然保持光线出射角度分布范围广且不均匀的状态，致使造成屏幕亮度不佳、光学效果差的后果。另外，现有部分偏光背光源的结构，虽然克服了出射角度分布宽的特点，但是当偏光导光板确定后，出射的角度分布就随之确定，难以再进行调制。从而，制作的结构选择性和可选材料范围都受到限制。因此，需要提供一种背光源，该背光源能够出射偏振光，提高光利用率，同时可灵活控制入射和出射偏振光分布方向，从而进一步简化制作工艺，降低成本，提高效率。另外，不仅需要对出射光线在纵向上分布角度进行调制，还要完成对出射光线在横向上分布角度的调制，进一步提升背光源的出光亮度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种能调节从偏光导光板中出射的偏振光的角度分布的偏光背光源。本专利技术采用以下技术方案：一种出光角度可调制的偏光背光源，所述偏光背光源包括：光源；偏光导光板，所述偏光导光板包括相邻且相连的入光面与出光面，所述入光面接收所述光源发出的自然光并从所述出光面出射偏振光，所述光源朝向所述偏光导光板的所述入光面；第一光线调制层，所述第一光线调制层由各向同性的材料组成，且被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板之上，所述第一光线调制层远离所述偏光导光板的表面设置有多个连续排列的光调制单元，以调制所述偏振光出射的横向角度，所述光调制单元沿大致垂直于所述入光面方向延伸，所述光调制单元包括与所述第一光线调制层相交的两个平面，所述两个平面沿所述第一光线调制层的法线对称，且每个平面与所述第一光线调制层相交所形成的夹角为≤45°的锐角；以及低折射率层，所述低折射率层被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板与所述第一光线调制层之间。优选地，多个所述光调制单元彼此相邻地平行排列。优选地，所述光调制单元的高度不大于所述第一光线调制层总厚度的75％。优选地，所述光调制单元的横截面为等腰三角形、等腰梯形、顶部为弧形的近似等腰三角形的形状中的一种或更多种。优选地，所述等腰三角形的底角范围为20°-45°。优选地，所述等腰梯形的底角范围为25°-45°，短底边与长底边的比值范围在0-0.25。优选地，所述顶部为弧形的近似等腰三角形的形状的底角范围为20°-45°，所述弧形的曲率半径与底边的比值范围在0-0.3。优选地，所述第一光线调制层的折射率范围为1.47-1.575。优选地，所述偏光背光源进一步包括第二光线调制层，所述第二光线调制层由各向同性的材料组成，且被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板之上，以调制所述偏振光出射时的纵向角度，所述第二光线调制层远离所述偏光导光板的表面设置有平行排列的斜三角形棱镜结构，所述斜三角形棱镜结构沿平行于所述入光面方向延伸。优选地，所述第二光线调制层位于所述第一光线调制层上方，或者所述第二光线调制层位于所述第一光线调制层与所述偏光导光板之间。优选地，所述偏光导光板包括：基层，所述基层的上表面具有微型棱镜结构，所述微型棱镜结构的延伸方向与所述偏光导光板的所述入光面平行；以及双折射层，所述双折射层的下表面与所述基层的上表面无缝紧密结合，所述双折射层的上表面为基本上光滑的表面，所述双折射层的光轴方向基本上平行于所述微型棱镜结构的延伸方向；其中，所述基层的折射率与所述双折射层的寻常光折射率基本上一致。本专利技术公开的背光源不仅能发射偏振光，提高背光源的光利用率，同时还可以利用光线调制层调制从偏光导光板中出射的偏振光的角度分布，从而进一步提高光利用率，综合提升背光源的正视方向的出光亮度。附图说明通过参照本专利技术的实施方案的图示说明可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1是本专利技术具体实施例的偏光背光源的结构示意图；图2是本专利技术具体实施例的偏光背光源中的偏光导光板的工作原理示意图；图3是本专利技术具体实施例中第一光线调制层的光线调制效果示意图；图4是本专利技术具体实施例中第一光线调制层的结构示意图；图5是本专利技术具体实施例中第一光线调制层的工作原理示意图；图6是本专利技术具体实施例中第一光线调制层的几种横截面结构示意图；图7(a)是本专利技术具体实施例中光线调制单元横截面为等腰三角形时经过第一光线调制层与未经调制的出光在横向上的角度分布对比示意图；图7(b)是本专利技术具体实施例中光线调制单元横截面为等腰梯形时经过第一光线调制层与未经调制的出光在横向上的角度分布对比示意图；图7(c)是本专利技术具体实施例中光线调制单元横截面为顶部为弧形的近似等腰三角形时经过第一光线调制层与未经调制的出光在横向上的角度分布对比示意图；图8是本专利技术具体实施例中进一步包括第二光线调制层的背光源的结构示意图；图9是本专利技术具体实施例中第二光线调制层的结构示意图；图10是本专利技术具体实施例中第二光线调制层的横截面结构示意图；图11是本专利技术具体实施例中进一步包括第二光线调制层的背光源、只有第一光线调制层的背光源与无光线调制层的背光源的出光横向角度分布对比示意图；图12是本专利技术具体实施例中的偏光导光板的结构及工作原理示意图。具体实施方式在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本专利技术有一个全面的认识，阐述了大量的具体细节，然而，很明显的，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节也可以实现本专利技术。本专利技术所列举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本专利技术造成限制。因此，本专利技术的保护范围并不受上述具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。下面结合附图对本专利技术具体实施方式的出光角度可调制的偏光背光源及其形成方法做详细的说明。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，所述偏光背光源包括：光源；偏光导光板，所述偏光导光板包括相邻且相连的入光面与出光面，所述入光面接收所述光源发出的自然光并从所述出光面出射偏振光，所述光源朝向所述偏光导光板的所述入光面；第一光线调制层，所述第一光线调制层由各向同性的材料组成，且被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板之上，所述第一光线调制层远离所述偏光导光板的表面设置有多个连续排列的光调制单元，以调制所述偏振光出射的横向角度，所述光调制单元沿大致垂直于所述入光面方向延伸，每个光调制单元包括与所述第一光线调制层相交的两个平面，所述两个平面沿所述第一光线调制层的法线对称，且每个平面与所述第一光线调制层相交所形成的夹角为≤45°的锐角；以及低折射率层，所述低折射率层被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板与所述第一光线调制层之间。

【技术特征摘要】
1.一种出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，所述偏光背光源包括：光源；偏光导光板，所述偏光导光板包括相邻且相连的入光面与出光面，所述入光面接收所述光源发出的自然光并从所述出光面出射偏振光，所述光源朝向所述偏光导光板的所述入光面；第一光线调制层，所述第一光线调制层由各向同性的材料组成，且被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板之上，所述第一光线调制层远离所述偏光导光板的表面设置有多个连续排列的光调制单元，以调制所述偏振光出射的横向角度，所述光调制单元沿大致垂直于所述入光面方向延伸，每个光调制单元包括与所述第一光线调制层相交的两个平面，所述两个平面沿所述第一光线调制层的法线对称，且每个平面与所述第一光线调制层相交所形成的夹角为≤45°的锐角；以及低折射率层，所述低折射率层被基本上尺寸一致地设置在所述偏光导光板与所述第一光线调制层之间。2.根据权利要求1所述的出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，多个所述光调制单元彼此相邻地平行排列。3.根据权利要求1所述的出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，所述光调制单元的高度不大于所述第一光线调制层总厚度的75％。4.根据权利要求1所述的出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，所述光调制单元的横截面为等腰三角形、等腰梯形、顶部为弧形的近似等腰三角形的形状中的一种或更多种。5.根据权利要求4所述的出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，所述等腰三角形的底角范围为20°-45°。6.根据权利要求4所述的出光角度可调制的偏光背光源，其特征在于，所述等腰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹妮，赵辉，游石枝，余天石，
申请(专利权)人：江苏集萃智能液晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32