[发明专利]导光组件及制备方法、背光模组以及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示领域，具体地，涉及导光组件及制备方法、背光模组以及显示装置。

背景技术

随着显示技术以及半导体技术的不断发展，显示装置也日趋向多功能化、轻薄化发展，以满足用户的需求。液晶显示装置(LCD)是目前应用较为广泛的一类显示器件，主要依靠液晶分子在电场作用下发生偏转，改变背光的透射情况，并结合滤光片等结构，实现彩色显示。背光模组为液晶显示装置提供均匀的背光，目前主要采用发光二极管(LED)为光源。根据LED设置位置的不同，主要分为侧入式和直下式背光模组。

然而，目前的导光组件及制备方法、背光模组以及显示装置，仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前的背光模组，尤其是直下式背光模组，普遍存在厚度过厚、导光板光线耦合效率较差等问题。上述问题一方面导致显示装置整体难以轻薄化、小型化，另一方面，由于光线耦合效率较差，因此如需实现较好的显示效果，则需大幅提高背光亮度，进而造成显示装置功耗过高。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于目前的导光板等导光组件的结构设计不够合理而导致的：一方面，目前的LCD，尤其是大尺寸LCD的直下式背光结构中，多具有多个LED。而目前的导光板，仅具有导光功能，而无法实现多个LED发光的混光。因此，在背光结构中相邻的LED光源之间需要一定的纵向混光距离(2～22mm)，并且LED之间的水平间距很小，因而LED的使用数目(约几万颗)是非常庞大的，进而造成现有的LED背光技术存在背光结构整体厚度过厚及背光成本过高等问题。另一方面，光源发出的光线在传播中，在背光模组中经历多次反射，光能损耗较为严重：虽然背光腔内壁反射率高达95％，但仍有25％左右的光能量在背光腔中的反射过程中被损耗了。为了提高对背光的利用率，虽然可以通过增加纳米光栅等组件提高导光板的光能利用效率，然而目前的纳米光栅层，为实现好的使用效果，多需要为非等线宽并且非等高结构，加工工艺繁琐且成本较高。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种导光组件。根据本发明的实施例，该导光组件包括：波导层；以及耦合光栅结构，所述耦合光栅结构包括至少两个对应设置的光栅，至少一个所述光栅设置在所述波导层中，所述耦合光栅结构能够令光经过所述光栅衍射后，在所述波导层中形成全反射。该导光组件具有以下优点的至少之一：可有效提高背光耦合效率、有利于减薄背光模组尺寸、制备工艺简单等。

根据本发明的实施例，所述导光组件包括：所述波导层包括依次层叠设置的第一波导亚层、第二波导亚层和第三波导亚层，所述耦合光栅结构包括第一光栅和第二光栅；其中，所述第一光栅设置在所述第一波导亚层远离所述第二波导亚层的一侧；所述第二波导亚层与所述第一光栅对应的位置处，设置有空腔结构；所述第二光栅设置在所述空腔结构中。由此，可以利用第一光栅以及第二光栅构成的耦合光栅结构，令背光在波导亚层中形成全反射。且对应设置的耦合光栅结构，有利于进一步提高对背光的耦合效率。

根据本发明的实施例，所述第一光栅以及所述第二光栅具有多个等宽、等高度且呈周期性排布的子光栅结构。由此，有利于节省制备光栅的成本。

根据本发明的实施例，所述耦合光栅结构的折射率大于所述波导层的折射率。由此，有利于背光在波导层中形成全反射。

根据本发明的实施例，所述第一波导亚层、所述第二波导亚层和所述第三波导亚层的折射率相同。由此，有利于节约成本。

根据本发明的实施例，所述第一光栅的周期以及光栅厚度，能够令经过所述第一光栅的光在衍射光谱级数为0级，以及能够在所述第一波导亚层中发生全反射的衍射光线的能量，高于其他衍射光谱级数的衍射光线的能量；所述第二光栅的周期以及光栅厚度，能够令经过所述第二光栅的衍射光，在能够在所述第三波导亚层中发生全反射的衍射光线的能量，高于其他衍射光谱级数的衍射光线的能量。由此，可以提高对背光的耦合效率。