一种导光板及制作方法、背光模组、液晶显示模组技术

本发明专利技术提供了一种导光板，包括导光板本体，所述导光板本体的表面上设有波导结构，在波导结构上形成有衍射光栅，在衍射光栅上设有金属线栅滤光片结构，所述金属线栅滤光片结构包括用于折射率调制的多层介质结构，在多层介质结构上设有金属线栅层，所述金属线栅层的栅线与衍射光栅的栅线一一对应。本发明专利技术的制作方法，包括如下步骤：在具有波导结构的导光板本体；制备衍射光栅掩膜、多层介质结构和金属线栅层。本发明专利技术还提供了一种背光模组、液晶显示模组。与现有技术相比，将衍射光栅以及金属线栅层互相搭配能够实现高色纯度、低色散、多视点的立体显示效果，避免投射到空间后的光线色度分散不均匀以及色彩串扰的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液晶显示技术，特别是一种基于裸眼立体的导光板及制作方法、背光模组、液晶显示模组。
技术介绍
3D显示技术是影像行业最新、前沿的高新技术，它的出现改变了传统平面图像给人们带来的视觉疲惫，也是图像制作领域的一场技术革命，是一次质的变化，它以新特奇的表现手法，强烈的视觉冲击力，良好优美的环境感染力，吸引着人们的目光。目前主流的3D显示面板主要包括时域像素划分或者空间像素分割，其中前者利用高频分时驱动技术，但是往往需要辅助视觉设备，而空间像素分割方案兼容传统2D显示器的驱动技术，通过牺牲分辨率来实现裸眼立体显示，成为目前比较主流的显示技术，其中尤其以透镜技术和光栅技术为主导，其典型结构在同一周期内的不同子像素分别输出具有视差的图像至人的左右眼中，然后通过大脑的合成左右形成立体显示效果。由于透镜与光栅的排布方向均为横向,使得对应的裸眼3D技术视点分布方面也是沿着横向分布，观察者在除了横向以外的角度难以观察到立体效果。采用斜向多视点技术能够显著改善视点分布的均匀性，改善由于视觉平移所造成的3D重影问题，但是仍然不能从根本上解决多视角裸眼立体显示问题。2013年，来自HP实验室的研究人员在《Nature》(《英国自然杂志》)495,348–351(2013)的杂志上推出了基于衍射光场背光系统的多视点裸眼立体显示装置，其核心思想在于利用光的衍射原理，不同颜色的准直光进入特定周期、方位角的光栅结构发生衍射时具有固定的投射方向，因而可以通过光栅设计使得不同颜色、不同子像素的光分别投射至空间中的不同视点以形成多视点效果。由于不同颜色(R/G/B)的光经过相同衍射光栅时会分别投射至空间中的不同位置，通过优化设计可以使得任一衍射光栅仅将某一种颜色的光定向投射至视角(FOV)中，从而避免混色问题，因而在该杂志一文中他们采用无彩色滤光片的设计方案。但是实际上由于R/G/B光源的非单色性，不同颜色的光实际会出现混光效果，导致画面色彩偏离理想值，传统的解决方法包括采用R/G/B三层不同衍射光栅导光板(CN201410852242.3)或者在衍射光栅的出光面附加彩色滤光片(CN201510778086.0)达成该目的，两种方式无疑在某种程度上增加了衍射光栅背光系统的厚度，因此，需要其他技术途径予以解决。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种导光板及制作方法、背光模组、液晶显示模组，从而避免投射到空间后的光线色度分散不均匀以及色彩串扰的问题。本专利技术提供了一种导光板，包括导光板本体，所述导光板本体的表面上设有波导结构，在波导结构上形成有衍射光栅，在衍射光栅上设有金属线栅滤光片结构，所述金属线栅滤光片结构包括用于折射率调制的多层介质结构，在多层介质结构上设有金属线栅层，所述金属线栅层的栅线与衍射光栅的栅线一一对应。进一步地，所述多层介质结构包括至少两层第一介质层以及设于相邻两层第一介质层之间的第二介质层，所述第二介质层的折射率大于第一介质层的折射率，金属线栅层设于最上一层的第一介质层的表面上。进一步地，所述金属线栅层的栅线以及衍射光栅的栅线均为周期性排布。进一步地，所述金属线栅层的周期为200-500nm，占空比为0.4-0.9，所述金属线栅的栅线高度为20-200nm。进一步地，所述金属线栅层的通过率通带线宽为20-50nm，金属线栅层的通带中心峰值透过率大于70％。本专利技术还提供了一种导光板的制作方法，包括如下步骤：步骤一S01、取一具有波导结构的导光板本体；步骤二S02、在波导结构表面上沉积光刻胶；步骤三S03、采用压印的方式在光刻胶上制备衍射光栅掩膜；步骤四S04、以光刻胶为掩膜刻蚀后形成衍射光栅；步骤五S05、在衍射光栅上依次沉积有多层介质结构和金属层；步骤六S06、在金属层表面沉积光刻胶；步骤七S07、采用压印方式在光刻胶上制备金属线栅掩膜；步骤八S08、以光刻胶为掩膜刻蚀后形成金属线栅层，金属线栅层的栅线与衍射光栅的栅线一一对应。进一步地，所述多层介质结构包括至少两层第一介质层以及设于相邻两层第一介质层之间的第二介质层，所述第二介质层的折射率大于第一介质层的折射率，金属线栅层设于最上一层的第一介质层的表面上。进一步地，所述金属线栅层的栅线以及衍射光栅的栅线均为周期性排布。本专利技术还提供了一种背光模组，包括背板，设于背板上的灯条，还包括如所述的导光板，所述导光板本体设于背板上，灯条设于导光板于衍射光栅的栅线平行的一侧。本专利技术还提供了一种液晶显示模组，包括液晶面板、背光模组，所述背光模组包括背板以及设于背板上的灯条，还包括所述的导光板，灯条8设于导光板与衍射光栅的栅线平行的一侧，液晶面板设于金属线栅层上，所述金属线栅层的栅线、衍射光栅的栅线与液晶面板的R子像素、G子像素以及B子像素分别一一对应。本专利技术与现有技术相比，通过在导光板的波导结构上分别设置衍射光栅以及金属线栅层，其中衍射光栅通过设计周期、方位角等参数控制光的定向投射实现多视点裸眼立体效果，金属线栅层通过设计周期、占空比等参数实现彩色滤光效果，由于衍射光栅与金属线栅的结构参数接近，因而可以采用共通的纳米压印技术制备，达到节省制程设备的目的；同时金属线栅层具有极窄的通带范围，而衍射光栅的定向投射效果对波长比较敏感，因而两者互相搭配能够实现高色纯度、低色散、多视点的立体显示效果，避免投射到空间后的光线色度分散不均匀以及色彩串扰的问题。附图说明图1是本专利技术的导光板的剖面图；图2是本专利技术的导光板的制作方法流程图；图3是本专利技术的背光模组的结构示意图；图4是本专利技术液晶显示模组的结构示意图；图5是典型的金属线栅TM、TE透过率频谱与相应强度对比图；图6是衍射光栅光的原理示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图6所示，为衍射光栅导光板的基本原理示意图，当一束准直的单色光经过周期参数接近可见光波长的衍射光栅时，由于经过光栅不同开口位置的光线汇聚到空间中不同位置时，由于光程不同而具有不同的相位差，因而仅在特定方向相位差满足波长整数倍时会出现光强定向投射。设定入射光方向的极角坐标为出射光的极角坐标为通过设定衍射光栅的占空比为0.5，导光板材料取较大折射率时仅第一级衍射峰的极角在显示面板的可视区，而高级衍射峰处于可视区之外。其中：基于上述原理，将其用于本专利技术的导光板中。如图1所示，本专利技术的导光板包括导光板本体1，其特征在于：所述导光板本体1的表面上设有波导结构，在波导结构上形成有衍射光栅2，在衍射光栅2上设有金属线栅滤光片结构6，所述金属线栅滤光片结构6包括用于折射率调制的多层介质结构7，在多层介质结构7上设有金属线栅层5，所述金属线栅层5的栅线与衍射光栅2的栅线一一对应，优选为重叠，所述金属线栅层5充当彩色滤光片。多层介质结构7包括至少两层第一介质层3以及设于相邻两层第一介质层3之间的第二介质层4，所述第二介质层4的折射率大于第一介质层3的折射率，金属线栅层5设于最上一层的第一介质层3的表面上，在本专利技术中，第一介质层3优选为两层，第一介质层3可以由SiO2、SiO或MgO等材料制成；等二介质层3可以由Si3N4、TiO2或Ta2O5等材料制成。其中折射率高低为相对概念，即第二介质层4的折射率只要大于第一介质层3的折射率即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导光板，包括导光板本体(1)，其特征在于：所述导光板本体(1)的表面上设有波导结构，在波导结构上形成有衍射光栅(2)，在衍射光栅(2)上设有金属线栅滤光片结构(6)，所述金属线栅滤光片结构(6)包括用于折射率调制的多层介质结构(7)，在多层介质结构(7)上设有金属线栅层(5)，所述金属线栅层(5)的栅线与衍射光栅(2)的栅线一一对应。

【技术特征摘要】
1.一种导光板，包括导光板本体(1)，其特征在于：所述导光板本体(1)的表面上设有波导结构，在波导结构上形成有衍射光栅(2)，在衍射光栅(2)上设有金属线栅滤光片结构(6)，所述金属线栅滤光片结构(6)包括用于折射率调制的多层介质结构(7)，在多层介质结构(7)上设有金属线栅层(5)，所述金属线栅层(5)的栅线与衍射光栅(2)的栅线一一对应。2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述多层介质结构(7)包括至少两层第一介质层(3)以及设于相邻两层第一介质层(3)之间的第二介质层(4)，所述第二介质层(4)的折射率大于第一介质层(3)的折射率，金属线栅层(5)设于最上一层的第一介质层(3)的表面上。3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于：所述金属线栅层(5)的栅线以及衍射光栅(2)的栅线均为周期性排布。4.根据权利要求3所述的导光板，其特征在于：所述金属线栅层(5)的周期为200-500nm，占空比为0.4-0.9，所述金属线栅5的栅线高度为20-200nm。5.根据权利要求4所述的导光板，其特征在于：所述金属线栅层(5)的通过率通带线宽为20-50nm，金属线栅层(5)的通带中心峰值透过率大于70％。6.一种导光板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一S01、取一具有波导结构的导光板本体(1)；步骤二S02、在波导结构表面上沉积光刻胶；步骤三S03、采用压印的方式在光刻胶上制备衍射光栅掩膜；步骤四S04、以光刻胶为掩膜刻蚀后形成衍射光栅(2)；步骤五...

【专利技术属性】
技术研发人员：查国伟，
申请(专利权)人：武汉华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42