CN102374492A - 一种导光板及其制备方法、led平面光源和显示器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于照明领域，提供了一种导光板及其制备方法、LED平面光源和显示器，所述导光板具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。本发明中，导光板的底面分布有多个荧光粉网点，该荧光粉网点沿远离导光板的入光面的方向由疏至密排布，激发光从正面激发荧光粉网点，且荧光粉网点发出的光和被荧光粉网点散射的激发光均匀投射至导光板的出光面，于该出光面混合得到白光，亮度均匀，光效极高。

Description

一种导光板及其制备方法、LED平面光源和显示器

技术领域

本发明属于照明领域，尤其涉及一种导光板及其制备方法、LED平面光源和显示器。

背景技术

平面光源通常作为背光源使用，广泛应用于液晶显示器、超薄导光灯箱、导光标示牌、发光相框、超薄观片器等领域。传统的平面光源主要由扩散片、棱镜片、导光板、反射层和侧入射光源组成，其中光源产生的光，经导光板的侧面射入，再经导光板底面散射网点的散射及反射层的反射，从导光板的出光面射出，最后透过扩散片和棱镜片产生平面光源。

LED具有工作电压低、寿命长、节能等优点，被用作平面光源的侧入射光源。而采用现有导光板的LED平面光源亮度不均，光效低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种导光板，旨在解决现有LED平面光源光效低，亮度不均的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种导光板，其具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。

本发明实施例的另一目的在于提供一种LED平面光源，所述LED平面光源包括一LED和与所述LED光学耦合的导光板，所述导光板具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。

本发明实施例的另一目的在于提供一种照明装置，所述LED照明装置具有上述LED平面光源。

本发明实施例的另一目的在于提供一种显示器，所述显示器采用上述LED平面光源作为背光源。

本发明实施例的另一目的在于提供一种导光板的制备方法，所述方法包括以下步骤：

将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

取导光板的基材，所述基材具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面；

将所述荧光胶旋涂于所述基材的底面，根据所述荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用所述掩膜蚀刻位于所述基材的底面的荧光胶形成所述荧光粉网点；

于所述基材的底面旋涂一层覆盖所述荧光粉网点的薄膜并固化，所述薄膜的材质与所述基材的材质相同。

本发明实施例的另一目的在于提供一种导光板的制备方法，所述方法包括以下步骤：

取导光板的基材，所述基材具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面；

根据所述荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用所述掩膜于所述基材的底面刻出多个凹槽；

将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

将所述荧光胶填充于所述凹槽，清除位于所述基材的底面的荧光胶及所述凹槽内高于所述基材的底面的荧光胶，使所述凹槽内的荧光胶与所述基材的底面平齐，并固化所述凹槽内的荧光胶。

本发明实施例中，导光板的底面分布有多个荧光粉网点，该荧光粉网点沿远离导光板的入光面的方向由疏至密排布，激发光从正面激发荧光粉网点，且荧光粉网点发出的光和被荧光粉网点散射的激发光均匀投射至导光板的出光面，于该出光面混合得到白光，亮度均匀，光效极高。同时，具有本导光板的LED平面光源适宜用作背光源或照明。此外，本导光板容易制备，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的LED平面光源的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的导光板的制备流程图；

图3是本发明实施例提供的导光板的基材的结构示意图(旋涂荧光胶后)；

图4是本发明实施例提供的导光板的基材的结构示意图(光刻后)；

图5是本发明实施例提供的导光板的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的导光板的另一制备流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，导光板的底面分布有多个荧光粉网点，该荧光粉网点沿远离导光板的入光面的方向由疏至密排布，激发光从正面激发荧光粉网点，且荧光粉网点发出的光和被荧光粉网点散射的激发光均匀投射至导光板的出光面，于该出光面混合得到白光，亮度均匀，光效极高。

本发明实施例提供的导光板具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。

本发明实施例提供的LED平面光源包括一LED和与所述LED光学耦合的导光板，所述导光板具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。

本发明实施例提供的照明装置具有上述LED平面光源。

本发明实施例提供的显示器采用上述LED平面光源作为背光源。

本发明实施例提供的导光板的制备方法包括以下步骤：

将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

取导光板的基材，所述基材具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面；

将所述荧光胶旋涂于所述基材的底面，根据所述荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用所述掩膜蚀刻位于所述基材的底面的荧光胶形成所述荧光粉网点；

于所述基材的底面旋涂一层覆盖所述荧光粉网点的薄膜并固化，所述薄膜的材质与所述基材的材质相同。

本发明实施例提供的导光板的制备方法包括以下步骤：

取导光板的基材，所述基材具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面；

根据所述荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用所述掩膜于所述基材的底面刻出多个凹槽；

将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

将所述荧光胶填充于所述凹槽，清除位于所述基材的底面的荧光胶及所述凹槽内高于所述基材的底面的荧光胶，使所述凹槽内的荧光胶与所述基材的底面平齐，并固化所述凹槽内的荧光胶。

以下以白光LED平面光源为例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的LED平面光源包括一导光板101，该导光板具有一入光面105、一出光面104、一底面103和多个分布于底面103的荧光粉网点108。其中，底面103与入光面105相连，出光面104与底面103相对设置。导光板101的入光面105设有LED100，入光面105接收LED芯100片发出的激发光并将其导入导光板101。

本发明实施例中，荧光粉网点108沿远离入光面105的方向由疏至密排布。LED100发出的激发光较少投射至距入光面105较远处的荧光粉网点108，为使导光板101的出光面104的亮度均匀，相应地增加远离LED100的荧光粉网点108的密度。

上述导光板101由聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型为长方体或楔形。荧光粉网点108为由多个荧光粉颗粒团聚在一起形成的荧光粉聚合体，荧光粉颗粒通过硅胶、光刻胶、感光胶等团聚在一起形成荧光粉聚合体。

本发明实施例中，荧光粉为由绿色荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu³⁺:Mn²⁺和红色荧光粉Y₂O₂S:Eu³⁺混合而成混合荧光粉。适量的混合荧光粉均匀分散于硅胶，由硅胶将多个荧光粉颗粒团聚在一起形成荧光粉聚合体。该荧光粉聚合体由光刻工艺蚀刻成微米量级的球状。LED100为紫外光LED，其发光波长为360nm。该LED100与混合荧光粉匹配得到白光。

此外，荧光粉还可为市售YAG:Ce黄色荧光粉。该黄色荧光粉均匀分散于感光胶，由感光胶将多个荧光粉颗粒团聚在一起形成荧光粉聚合体。LED100为蓝光LED，其发光波长为450nm。该LED100与黄色荧光粉匹配得到白光。

通常，导光板101的底面103还贴设有反射层109，该反射层109防止导光板101内的激发光和荧光粉网点108发出的光从导光板101的非出光面射出，利于提高LED平面光源的光效。当然，导光板101的其它侧面亦可贴设反射层，有助于进一步提高本LED平面光源的光效。

LED100发出的激发光由入光面105进入导光板101并于导光板101内发生全反射，激发光激发荧光粉网点108发光，荧光网点108发出的光均匀地投射至导光板101的出光面104；激发光同时被荧光粉网点108散射，均匀地投射至导光板101的出光面104；荧光粉网点108发出的光与被荧光粉网点108散射的激发光于导光板101的出光面104混合得到白光，该白光直接从导光板101的出光面104出射，无需透过荧光粉层，免于被封装材料及LED吸收，与现有技术相比，极大地提升了本LED平面光源的光效，从出光面104出射的光具有极佳的均匀性。本LED平面光源可作为液晶显示器等器件的背光源及其它照明光源。

为进一步提高本LED平面光源发光的均匀度，于导光板101的出光面104贴设一扩散片。为提高本LED平面光源发光的辉度，于扩散片之上增设棱镜片。

当然，为增强本LED平面光源的光强，可在导光板101的入光面105设置多个LED100。本LED平面光源还可灵活设置出光面104的面积，从而防止眩光。如在满足亮度要求的情况下，增大出光面104的面积，以减小眩光。

此外，导光板101的出光面104经磨砂等处理形成微观上的凹凸不平结构，有助于进一步提高本LED平面光源的光取出效率即出光效率，以及消除眩光。

图2示出了本发明实施例提供的导光板的制备方法的实现流程，详述如下：

在步骤S201中，将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

本发明实施例中，将市售YAG:Ce黄色荧光粉加入感光胶中，搅拌均匀制成荧光胶。

在步骤202中，取导光板的基材，该基材具有一用以接收激发光的入光面、一与入光面相连的底面和一与底面相对的出光面；

本发明实施例中，导光板的基材由聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型为长方体或楔形。该基材具有一用以接收激发光的入光面、一与入光面相连的底面和一与底面相对的出光面。

在步骤S203中，将荧光胶旋涂于基材的底面，根据荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用掩膜蚀刻位于基材的底面的荧光胶形成荧光粉网点；

本发明实施例采用光刻工艺在基材的底面蚀刻出荧光粉网点。

如图3所示，先在基材300的底面301旋涂一层荧光胶302，然后根据荧光粉网点的排布及大小设计加工出相应的掩膜，利用掩膜蚀刻荧光胶302形成荧光粉网点108，这样荧光粉网点108就成型于基材300的底面301，如图4所示。

在步骤S204中，于基材的底面旋涂一层覆盖荧光粉网点的薄膜并固化，薄膜的材质与基材的材质相同。

本发明实施例中，于上述基材300的底面301旋涂一层覆盖荧光粉网点108的薄膜500并固化，将固化后的薄膜500打磨平整即得导光板101，如图5所示。薄膜500的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，与基材300的材质相同。这样荧光粉网点108就成型于导光板的底面。

这样荧光粉网点108通过薄膜500与导光板的基材300融为一体，粘接牢固。本制备方法简单，步骤少，速度快，成本低。

图6示出了本发明实施例提供的导光板的另一制备方法的实现流程，详述如下：

在步骤S601中，取导光板的基材，该基材具有一用以接收激发光的入光面、一与入光面相连的底面和一与底面相对的出光面；

本发明实施例中，导光板的基材由聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型为长方体或楔形。该基材具有一用以接收激发光的入光面、一与入光面相连的底面和一与底面相对的出光面。

在步骤S602中，根据荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用掩膜于基材的底面刻出多个凹槽；

本发明实施例采用光刻工艺于基材的底面设置多个凹槽。

先根据荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，然后利用掩膜于基材的底面蚀刻出多个凹槽。

当然，如果加工足够精细的话，可以直接成型出具有多个凹槽的导光板。

在步骤S603中，将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

本发明实施例中，于硅胶中添加适量的由绿色荧光粉和红色荧光粉混合而成的荧光粉，搅拌均匀制成荧光胶。

在步骤S604中，将荧光胶填充于凹槽，清除位于基材的底面的荧光胶及凹槽内高于基材的底面的荧光胶，使凹槽内的荧光胶与基材的底面平齐，并固化凹槽内的荧光胶。

本发明实施例先于基材的底面旋涂一层荧光胶，使荧光胶填充满上述凹槽。然后采用刻蚀的方法将基材底面上的荧光胶去除，只留下凹槽内的荧光胶，并使凹槽内的荧光胶与基材的底面平齐。对荧光胶进行烘干固化即得底面具有荧光粉网点的导光板。

这样荧光粉网点与导光板的基材成型为一体，粘接牢固。本制备方法同样简单，步骤少，速度快，成本低。

本发明实施例中，导光板的底面分布有多个荧光粉网点，该荧光粉网点沿远离导光板的入光面的方向由疏至密排布，激发光从正面激发荧光粉网点，且荧光粉网点发出的光和被荧光粉网点散射的激发光均匀投射至导光板的出光面，于该出光面混合得到白光，亮度均匀，光效极高。同时，具有本导光板的LED平面光源适宜用作背光源或照明。此外，本导光板容易制备，成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种导光板，其具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，其特征在于，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。

2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述荧光粉为由绿色荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu³⁺:Mn²⁺和红色荧光粉Y₂O₂S:Eu³⁺混合而成的混合荧光粉，或者所述荧光粉为YAG:Ce黄色荧光粉。

3.一种LED平面光源，包括一LED和与所述LED光学耦合的导光板，所述导光板具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面，其特征在于，所述导光板的底面分布有多个荧光粉网点，所述荧光粉网点沿远离所述入光面的方向由疏至密排布。

4.如权利要求3所述的LED平面光源，其特征在于，所述LED为紫外光LED，所述荧光粉为由绿色荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu³⁺:Mn²⁺和红色荧光粉Y₂O₂S:Eu³⁺混合而成的混合荧光粉。

5.如权利要求3所述的LED平面光源，其特征在于，所述LED为蓝光LED，所述荧光粉为YAG:Ce黄色荧光粉。

6.如权利要求3所述的LED平面光源，其特征在于，所述底面贴设有反射层。

7.一种照明装置，其特征在于，所述照明装置具有如权利要求3～6任一项所述的LED平面光源。

8.一种显示器，其特征在于，所述显示器采用如权利要求3～6任一项所述的LED平面光源作为背光源。

9.一种制备如权利要求1所述的导光板的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

取导光板的基材，所述基材具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面；

将所述荧光胶旋涂于所述基材的底面，根据所述荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用所述掩膜蚀刻位于所述基材的底面的荧光胶形成所述荧光粉网点；

于所述基材的底面旋涂一层覆盖所述荧光粉网点的薄膜并固化，所述薄膜的材质与所述基材的材质相同。

10.一种制备如权利要求1所述的导光板的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

取导光板的基材，所述基材具有一入光面、一与所述入光面相连的底面和一与所述底面相对的出光面；

根据所述荧光粉网点的布局要求设计加工出相应的掩膜，利用所述掩膜于所述基材的底面刻出多个凹槽；

将荧光粉分散于胶体，搅拌均匀制成荧光胶；

将所述荧光胶填充于所述凹槽，清除位于所述基材的底面的荧光胶及所述凹槽内高于所述基材的底面的荧光胶，使所述凹槽内的荧光胶与所述基材的底面平齐，并固化所述凹槽内的荧光胶。

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