CN101672981B - 导光板的设计及制造方法 - Google Patents

Abstract

一导光板设计方法包括：提供一导光板，该导光板包括一入光面及与入光面相对的出光面；获得该导光板出光面的光照度分布；通过

及|E(r_n)-E₀|＝nΔE确定导光板入光面及出光面的环形区域，其中，E为导光板出光面的光照度，且E＝E(ρ，θ)，ρ，θ分别为以导光板入光面或出光面的中心为原点的极坐标系的极径和极角，a为预定的环数，a与n为正整数，且1≤n≤a，r_n为导光板入光面或出光面的环形区域的第n个圆环的半径，E_max以及E_min分别为出光面光照度的最大值及最小值，E(r_n)为导光板出光面ρ＝r_n时的光照度值，E₀为导光板出光面中心的光照度；以及获得导光板入光面各环形区域网点数量，采用正态分布随机函数在入光面各环形区域内多次随机分布所述网点，获得具有高光照度均匀性的网点分布。本发明还提供导光板的制造方法。

Description

导光板的设计及制造方法

技术领域

本技术方案涉及一种导光板设计及制造方法，尤其涉及一种具有网点分布的导光板设计及制造方法。

背景技术

液晶显示器具有轻、薄、耗电小等优点，其广泛应用于笔记本电脑、移动电话、个人数字助理等信息设备。由于液晶本身不具备发光特性，需要为其提供背光模组以实现其显示功能。

现有技术中，背光模组包括光源与导光板，光源相对于导光板的入光面设置，所述导光板引导从光源所发出光束的传输方向，将线光源或点光源转换成面光源出射。导光板是背光模组的核心部件，其主要作用在于合理引导光的散射方向，从而为液晶面板提供亮度高、均匀性好的面光源。导光板的好坏将直接影响到背光模组的性能。一般导光板的入光面分布有多个网点，所述多个网点的作用是破坏光束在导光板内部传输的全反射条件，以及使光束散射来提高导光板出射光束的均匀性，进而提升背光模组的整体性能。

影响导光板的光照度均匀性和照明效率的主要因素在于其底部网点的形状和分布规律，因为网点面积密度的分布对导光板的光学性能有着直接的影响，网点的疏密、大小及形状均可有不同设计以适应不同的背光模组。因此，网点分布的合理设计是提高导光板性能的主要途径。现有技术中，网点的规则分布较为常见。然而，规则分布的网点会与液晶分子产生干涉条纹，从而影响显示效果。为了消除干涉条纹对显示器的影响，还需要进一步增加消除干涉条纹的装置或对入光面进一步处理，如增加特殊的光学膜片消除干涉条纹对显示器的影响，使得导光板的制造复杂化。且采用规则分布网点的导光板，由于每个网点的位置并不是直接针对导光板入光面未设置网点时出光面的光照度分布而确定，因此，采用规则分布网点的导光板具有较低的光照度均匀性。

综上所述，有必要提供一种具有较高光照度均匀性及显示效果好的导光板的设计方法。

发明内容

一种导光板的设计方法，其包括以下步骤：提供一导光板，该导光板包括一入光面及与入光面相对的出光面；获得该导光板出光面的光照度分布；通过关系式 $\mathrm{\ΔE}=\frac{E_{\max }-E_{\min }}{a}$ 及|E(r_n)-E₀|＝nΔE确定导光板入光面及出光面的环形区域，其中，E为导光板出光面的光照度，其可表示为E＝E(ρ，θ)，ρ，θ分别为以导光板入光面或出光面的中心为原点的极坐标系的极径和极角，所述a为预定的环数，a与n为正整数，且1≤n≤a，r_n为导光板入光面或出光面的环形区域的第n个圆环的半径，E_max以及E_min分别为出光面光照度的最大值及最小值，E(r_n)为导光板出光面ρ＝r_n时的光照度值，E₀为导光板出光面中心的光照度；以及获得导光板入光面各环形区域网点数量，采用正态分布随机函数在入光面各环形区域内多次随机分布所述网点，获得具有高光照度均匀性的网点分布。

一种导光板的制造方法，其包括以下步骤：首先，提供一导光板，其包括一光滑入光面及与入光面相对的出光面；其次，根据预定的出光面的光照度均匀性及光照度分布，设计导光板入光面的网点分布；最后，根据上述导光板入光面的网点的设计方法获得的网点分布，在导光板入光面形成多个导光板。

与现有技术相比，本技术方案提供的导光板设计及制造方法具有以下优点：第一，由于多个半径不同的同心圆环将导光板入光面分成多个环形区域，多个网点在所述多个环形区域内随机分布，随机分布的网点不会与液晶分子产生干涉条纹，从而提高了显示效果。第二，所述导光板的设计方法简单、直接、有效，可以较大程度上提高导光板出光面光照度的均匀性，通过该方法设计制造获得的导光板其光照度均匀性可以达到91％。

附图说明

图1是本技术方案实施例中导光板设计方法的流程图。

图2是本技术方案实施例中导光板结构示意图。

图3是本技术方案实施例中导光板入光面网点分布的示意图。

图4是本技术方案实施例中导光板的制造方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案实施例提供的导光板设计方法。

请参阅图1及图2，本技术方案实施例提供一种导光板30的设计方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，提供一导光板30，该导光板30包括一光滑入光面32及一与入光面32相对的出光面34。

本实施例中，所述导光板30为直下式背光模组中的导光板30，其长度、宽度、厚度不限，可以根据实际需要进行选择。所述导光板30的材料不限，可以为聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA)或玻璃等其它透明材料。本实施例中，所述导光板30的长度为30毫米，宽度为30毫米，厚度为5毫米。优选地，所述导光板30的出光面34还进一步包括一个圆锥形凹槽344，所述圆锥形凹槽342设置在所述出光面34的中心，其出光面34中心的圆锥形凹槽344的直径为2毫米。所述导光板30的折射率为1.49，材料为聚甲基苯烯酸甲酯。

步骤二、根据所述具有光滑入光面的导光板30出光面34的光照度分布E(ρ，θ)，确定导光板30入光面32及出光面34的环形区域。

所述确定导光板30入光面32及出光面34的环形区域的方法具体包括以下步骤：首先，获得具有光滑入光面的导光板30出光面34的光照度分布E(ρ，θ)，其中，ρ，θ分别为以导光板入光面或出光面的中心为原点的极坐标系的极径和极角；其次，根据导光板30出光面34光照度分布E(ρ，θ)，将导光板30的出光面34划分成多个环形区域；最后，确定导光板30入光面32的多个环形区域。

导光板30出光面34的光照度分布E(ρ，θ)可以用计算机模拟的方法计算出来或者直接测量出来。由于所述导光板30用于直下式导光模组，光从导光板30的入光面32的中心进入所述导光板30，其出光面34的光照度为中心对称分布。所以，根据导光板30出光面34的光照度分布E(ρ，θ)，可将导光板30的出光面34划分成多个环形区域。由于导光板30入光面32的网点分布会直接影响与出光面的光照度分布，因此，所述导光板30入光面32的网点分布区域也为多个环形区域，且与导光板30出光面34划分的多个环形区域大小、形状相同。进一步的，也可以理解为，导光板30入光面32的多个环形区域为导光板出光面34的多个环形区域32在入光面32上的投影。

将出光面34划分成多个环形区域的方法包括以下步骤：首先，取一个E(ρ，θ)的最大值E_max，再取一个E(ρ，θ)的最小值E_min；然后，可以根据以下关系式(1)，(2)，(3)确定各环形区域圆环的半径r_n。

$\mathrm{\ΔE}=\frac{E_{\max }-E_{\min }}{a}............................\left(1\right)$

ρ＝0，E(0)＝E₀..............................(2)

ρ＝r₁，|E(r₁)-E₀|＝ΔE

ρ＝r₂，|E(r₂)-E₀|＝2ΔE

ρ＝r_n，|E(r_n)-E₁₀|＝nΔE.....................(3)

关系式(1)，(3)中，ρ为以导光板30的出光面34或入光面32的中心为原点的极坐标系的极径，E₀为导光板30的出光面34中心的光照度，r_n为第n个圆环的半径，E(r_n)为对应极陉ρ＝r_n时出光面的光照度值，所述a为预定环形区域的数目，a与n均为正整数，且n小于等于a。a可以根据需要自行确定，环形区域越多，所获得的网点分布对应的光照度均匀性越高。本实施例中，取a＝5。可以理解，由于导光板出光面的光照度分布可以通过测量或者计算机模拟的方法获得，因此可以将导光板出光面各点的光照度与导光板入光面的极坐标系的极径的关系由曲线表示出来，在获得E(r_n)值后，可以通过该曲线直接获得对应的r_n值。本实施例中，导光板入光面及出光面环形区域的确定方法为计算机模拟法。

本实施例中，根据入光面光滑的导光板30出光面34的光照度分布E(ρ，θ)，利用关系式(1)，(2)，(3)，将出光面34划分成5个环形区域，而导光板30入光面32的多个环形区域与出光面34的多个环形区域相同，因此可以得到如表1所示的导光板入光面32及出光面34的5个环形区域。

表1

 

区域	半径范围	公式表示
			1	0-4mm	r0-r1
2	4-8mm	r1-r2
			3	8-10mm	r2-r3
4	10-13mm	r3-r4
			5	13-15mm	r4-r5

步骤三、获得导光板入光面各环形区域网点数量Q，采用正态分布随机函数在在导光板30入光面32的环形区域内多次随机分布网点，获得此时入光面32有网点分布的导光板30出光面34的光照度分布E′(ρ，θ)。

所述在导光板30入光面32的环形区域内多次随机分布网点，获得此时入光面32有网点分布的导光板30出光面34的光照度分布E′(ρ，θ)的方法具体包括以下步骤：

首先，确定导光板30入光面32的各环形区域的平均网点分布密度D。

导光板30入光面32环形区域的平均网点分布密度D直接影响出光面34对应环形区域的平均光照度分布E。导光板30出光面34初始光照度越大的区域，对应入光面32区域的网点密度越小；导光板30出光面34初始光照度越小的区域，对应入光面32区域的网点密度越大。因此导光板30入光面32的环形区域的平均网点分布密度D与出光面34对应环形区域的平均光照度分布E成反比，即，D与E满足关系式：

$\stackrel{\‾}{D}=\frac{k}{\stackrel{\‾}{E}}..........................\left(4\right)$

关系式(4)中，k为常数，ρ为以导光板30的出光面34或入光面32的中心为圆心的极坐标下的极径，θ为极角。因此，根据导光板30入光面32光滑时出光面34各环形区域的平均光照度分布E可以通过关系式 $\stackrel{\‾}{D}=\frac{k}{\stackrel{\‾}{E}}$ 确定导光板30入光面32对应环形区域内的平均网点分布密度D。

表2为本实施例中，导光板30出光面34及入光面32的5个环形区域的半径范围，以及出光面34各环形区域的平均光照度，以及对应导光板30入光面32各环形区域的平均网点分布密度。

表2

 

区域	半径范围	平均光照度	平均网点分布密度
				1	0-4mm	0.000166lm/m2	0.4
2	4-8mm	0.000154lm/m2	0.3
				3	8-10mm	0.000110lm/m2	0.6
4	10-13mm	0.000114lm/m2	0.6
				5	13-15mm	0.000137lm/m2	0.5

其次，确定导光板30入光面32各环形区域内网点的数量Q。

本技术领域的人员应明白，在各环形区域的平均网点密度D确定之后，各环形区域的网点数量Q为一定值，每个环形区域的网点数量Q可以用表2中的环形区域的平均网点密度乘以对应环形区域的面积然后再除以网点的面积，就可以得到所述各环形区域内网点的数量，上述关系还可以用关系式 $Q=\frac{\stackrel{\‾}{D}\·S}{s}$ 表示，其中，Q为导光板30入光面32环形区域的网点数量，D为导光板30入光面32环形区域的平均网点密度，S为环形区域的面积，s为导光板30入光面32单个网点的面积。

最后，采用正态分布随机函数在每个环形区域内多次随机分布所述网点，对比每次随机分布所述网点时出光面对应的光照度分布，获得光照度均匀性最大的光照度分布E′(ρ，θ)以及对应网点的分布。

所述采用正态分布随机函数在入光面32每个环形区域内多次随机分布所述网点的方法中，分布次数不限，可以根据需要自行设定，只要能够使得网点分布所对应的出光面34光照度的均匀性达到需要即可，该方法中分布次数越多，得到的导光板30出光面32的光照度均匀性越好。所述网点的形状可以为圆形、方形、菱形或三角形中的一种或多种。本实施例中，所述网点为圆形，半径为0.35毫米。对于每一次导光板30入光面32各环形区域内网点的随机分布，都可以测得对应的出光面34的光照度分布。因此可以通过多次在导光板30入光面32分布网点，选取光照度均匀性最大的网点分布为最后分布，同时获得此时出光面34的光照度分布E′(ρ，θ)。本实施例中，用正态分布随机函数产生多次网点的分布位置，多次随机分布网点，分布次数不限，可以根据需要进行设定，如分布次数越多，其结果就越精确。其中光照度均匀性最好的为81％，此时对应的光照度分布为E′(ρ，θ)。

步骤四、根据光照度分布E′(ρ，θ)，在此光照度分布对应的导光板30入光面32网点分布的基础上，对导光板30入光面32网点分布进行优化，获得具有高光照度均匀性的网点分布。

所述对导光板30入光面32的网点分布进行优化的方法可以通过重复步骤三的方法实现，其具体包括以下步骤：

首先，根据出光面34各环形区域的平均光照度分布E′，从而确定各个入光面32环形区域的平均网点密度D′。

其次，确定导光板30入光面32各环形区域网点的数量Q′。

最后，在出光面34光照度分布为E′时导光板30入光面32的网点分布的基础上，在导光板30入光面32的多个环形区域内多次随机分布所述多个网点，获得具有高光照度均匀性的网点分布。

可以理解，本技术方案中，所述优化导光板30入光面32的网点分布的步骤可以重复进行多次，从而获得较高光照度均匀性的入光面34的网点分布。在上述优化方法中，导光板30入光面32各环形区域网点的数量Q′满足关系式 $Q\′=\frac{\stackrel{\‾}{D}\′\·S}{s},$ 其中，D′为入光面32各环形区域内的网点密度，S为环形区域的面积，s为导光板入光面单个网点的面积，在导光板30入光面32的多个环形区域随机分布所述网点的次数越多，其获得的光照度均匀性就越高，在实际应用中，随机次数可以根据需要自行确定。取光照度均匀性较大的网点分布，通过进一步优化调整后，可以得到均匀性为大于90％的光照度分布以及此时入光面32的网点分布，其对应的网点分布如图3所示。

请参阅图4，本技术方案进一步提供一导光板的制备方法，其具体包括以下步骤：

首先，提供一导光板，其包括一光滑入光面及与入光面相对的出光面。

其次，根据预定的出光面的光照度均匀性及光照度分布，设计导光板入光面的网点分布。

上述导光板入光面的网点分布的设计方法同本实施例中导光板的设计方法相同，具体包括以下步骤：获得该导光板出光面的光照度分布；通过关系式 $\mathrm{\ΔE}=\frac{E_{\max }-E_{\min }}{a}$ 及|E(r_n)-E₀|＝nΔE确定导光板入光面及出光面的环形区域，其中，E为导光板出光面的光照度，其可表示为E＝Ｅ(ρ，θ)，ρ，θ分别为以导光板入光面或出光面的中心为原点的极坐标系的极径和极角，所述a为预定的环数，a与n为正整数且n小于等于a，r_n为导光板入光面或出光面的环形区域的第n个圆环的半径，E_max以及E_min分别为入光面光照度的最大值及最小值，E(r_n)为导光板入光面ρ＝r_n时的光照度值，E₀为导光板出光面中心的光照度；获得导光板入光面各环形区域网点数量，采用正态分布随机函数在入光面各环形区域内多次随机分布所述网点，获得具有高光照度均匀性的网点分布；以及根据对应导光板入光面分布有网点时出光面的光照度分布，对导光板入光面网点分布进行至少一次优化，获得出光面光照度均匀性满足预定值的网点分布。

最后，根据上述导光板入光面的网点的设计方法获得的网点分布，在导光板入光面形成多个网点。所述导光板入光面网点的形成方法包括丝网印刷、激光雕刻及模具成型中的一种。

本技术方案提供的导光板的设计方法及制造方法具有以下优点：第一，由于多个半径不同的同心圆环将导光板入光面分成多个环形区域，多个网点在所述多个环形区域内作随机分布，随机分布的网点不会与液晶分子产生干涉条纹，从而提高了显示器的显示效果。第二，所述导光板的设计方法简单、直接、有效，可以较大程度上提高导光板出光面光照度均匀性，导光板出光面的光照度均匀性可以达到90％以上。

另外，本领域技术人员还可在本技术方案精神内作其它变化，当然这些依据本技术方案精神所作的变化，都应包含在本技术方案所要求保护的范围内。

Claims (12)

1.一种导光板的设计方法，包括以下步骤：

提供一导光板，该导光板包括一入光面及与入光面相对的出光面；

获得该导光板出光面的光照度分布；

通过关系式及|E(r_n)-E₀|＝nΔE确定导光板入光面及出光面的环形区域，其中，E为导光板出光面的光照度，其可表示为E＝E(ρ，θ)，ρ，θ分别为以导光板入光面或出光面的中心为原点的极坐标系的极径和极角，所述a为预定的环数，a与n为正整数，且1≤n≤a，r_n为导光板入光面或出光面的环形区域的第n个圆环的半径，E_max以及E_min分别为出光面光照度的最大值及最小值，E(r_n)为导光板出光面ρ＝r_n时的光照度值，E₀为导光板出光面中心的光照度；以及

获得导光板入光面各环形区域网点数量，采用正态分布随机函数在入光面各环形区域内多次随机分布所述网点，获得具有高光照度均匀性的网点分布。

2.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述获得导光板出光面的光照度分布的方法包括测量法及计算机模拟法中的一种。

3.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述在导光板入光面的多个环形区域内随机分布所述网点的次数越多，得到的网点分布所对应出光面的光照度均匀性越高。

4.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述环形区域的预定环数越多，获得的网点分布对应的光照度均匀性越高。

5.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述获得导光板入光面各环形区域网点数量的方法包括以下步骤：

根据导光板出光面各环形区域的平均光照度分布确定导光板入光面对应环形区域的平均网点分布密度；以及

根据导光板入光面各环形区域的面积及平均网点分布密度确定入光面各环形区域内网点的数量。

6.如权利要求5所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述导光板入光面环形区域的平均网点分布密度与导光板出光面对应环形区域的平均照度分布之间满足关系式

其中k为常数，

为导光板入光面环形区域的平均网点分布密度，

为导光板出光面对应环形区域的平均光照度分布。

7.如权利要求5所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述导光板入光面各环形区域内网点的数量满足关系式

其中，Q为导光板入光面环形区域的网点数量，S为导光板入环形区域的面积，s为导光板入光面单个网点的面积。

8.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述导光板的设计方法进一步包括根据对应导光板入光面分布有网点时出光面的光照度分布，对导光板入光面网点分布进行至少一次优化，获得具有高光照度均匀性的网点分布，所述优化的方法具体包括以下步骤：

获得导光板入光面分布有网点时出光面各环形区域的平均光照度分布，确定导光板入光面各环形区域的平均网点密度；

根据导光板入光面各环形区域的面积及平均网点分布密度确定入光面各环形区域网点的数量；以及

采用正态分布随机函数依据入光面各环形区域网点的数量在导光板入光面的多个环形区域内多次随机分布所述网点。

9.如权利要求8所述的导光板的设计方法，其特征在于，所述对导光板入光面网点分布优化的次数越多，得到的网点分布所对应出光面的光照度均匀性越高。

10.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，通过该方法设计的导光板的出光面的光照度均匀性大于90％。

11.如权利要求1所述的导光板的设计方法，其特征在于，该导光板的设计方法通过计算机模拟的方法实现。

12.一种导光板的制造方法，具体包括以下步骤：

提供一导光板，其包括一光滑入光面及与入光面相对的出光面；

根据如权利要求1至11任意项所述的导光板的设计方法，设计导光板入光面的网点分布；以及

根据上述导光板入光面的网点分布，在导光板入光面形成多个网点。

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