CN104007507A - 一种led背光模块用导光板及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED背光模块用导光板及其加工方法，导光板(1)对LED灯(2)发出的光线进行转化，导光板(1)包括入光面(11)、用于将光线导出导光板(1)的出光面(12)以及与出光面(12)相对的反射面(13)，且出光面(12)与反射面(13)之间互相不平行，反射面(13)上设有图案结构，图案结构由若干能够扩散地反射入射光线并由出光面(12)射出此光线的扩散网点(14)组成。具有上述结构的该种LED背光模块用导光板及其加工方法与直接注塑成型方法相比，网点具有可设计性，能够节省成本；还可以方便地改变出光面的亮度均匀性，改善显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器的背光模块，尤其是涉及一种LED背光模块用导光板及其加工方法。
背景技术
背光模块作为液晶显示器的照明设备，可以由液晶面板的侧面或者背面提供光线。将背光模块用于液晶显示器中，可以改善其显示能力。常见的背光模块包括冷阴极射线管(Cold Cathode FluorescentLamp，CCFL)和发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等。近年来，显示设备对薄型化的需求日益增高。由于LED的尺寸较小且亮度容易调节，因此国际主要电脑厂商纷纷采用LED作为液晶显示的背光模块光源。
背光模块分为直下式和侧入式，侧入式背光能够实现液晶显示器的轻薄化。但是，LED是点光源，所发出的光源具有很强的指向性。因此，如何将LED发出的光线均匀化，以提供高品质的照明效果，是侧入式LED背光模块所面临的重要课题。业内主流做法是采用导光板对LED发出的光线进行转化，导光板采用透明材料作为基材，加上底面非均匀的反射网点，达到面上的亮度均匀性。
传统的导光板反射网点设计方法是在导光板底面进行油墨印刷。白色油墨具有高反射率，印刷时通过控制油墨面积大小和中心位置，从而改善整个出光面的亮度均匀性。这个方法对于厚度均匀的导光板来说，板材加工成型简单，印刷方便。楔形导光板能够减轻重量，提升导光效率，但是楔形导光板只能实现单侧入光，由于光线在导光板内的散射模型较等厚导光板复杂，因而在油墨面积和中心位置的控制上难度更大，因而在楔形导光板上难以采取油墨印刷的方式。大厂商通常采用光学软件仿真设计，制作具有不同纹理的模型，并注塑成型底面有网点的导光板，如说明书附图1所示，现有的侧入式LED背光模块包括楔形导光板、LED灯、灯板、底面漫反射膜、漫射膜、增亮膜和外框结构；然而，该种方法的缺点是网点需要针对不同尺寸、不同外形的导光板进行单独的模具设计，加工成本较大，而且效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种LED背光模块用导光板及其加工方法，其目的是保证导光板上的网点具有可设计性，能够满足不同尺寸、不同外形的导光板的使用需求。
本发明的技术方案是该种LED背光模块用导光板，所述的导光板对LED灯发出的光线进行转化，所述的导光板包括入光面、用于将光线导出导光板的出光面以及与出光面相对的反射面，且出光面与反射面之间互相不平行，所述的反射面上设有图案结构，所述的图案结构由若干能够扩散地反射入射光线并由出光面射出此光线的网点组成。
所述网点的形状为半球形、圆锥形或者方锥形的其中一种。
所述的网点分布在由X轴和Y轴组成的二维平面上，X轴方向与LED灯的阵列平行，Y轴方向与LED灯的阵列垂直，且Y轴上的数值越大表明离LED灯的位置越远；二维平面上不同位置的网点的半径大小以及相邻两个网点之间的间距随X轴上的数值和/或Y轴上的数值的变化而变化。
所述的网点在二维平面上的分布还与入光面和反射面之间的角度有关。角度越大，二维平面上的网点分布规律差异也越大。
作为本发明的一种优选的实施例，所述的LED灯位于入光面的前面，且相邻的两个LED灯之间的间距相等，相邻两个网点的间距相等，所述的网点的半径随着Y轴方向数值的增大而增大。
所述反射面上的网点由激光器打点制作而成，且网点的尺寸大小由激光器打点能量控制。
所述导光板的材料为聚甲基丙烯酸甲脂、聚碳酸酯或者Zeonor(日本Zeon公司)。
一种用于上述LED背光模块用导光板的加工方法包括：
1)导光板成型：根据背光腔体的结构设计出合适形状的导光板，导光板采用注塑成型。
2)背光灯布局：通过背光所需光通量计算出背光灯数量的近似值。并对LED灯和导光板的位置进行最合理的排布。
3)网点的仿真：根据背灯光的布局，采用光学软件对网点进行仿真，并对网点的分布进行优化；
4)网点的加工：按照步骤3)优化后的网点的位置，利用激光器对网点进行加工，并通过控制激光器打点能量的大小加工出不同尺寸的网点。
具有上述结构的该种LED背光模块用导光板及其加工方法与传统的油墨印刷方法相比，能够对网点位置和大小进行精确控制；与直接注塑成型方法相比，网点具有可设计性，能够节省成本；在此基础上，本发明专利还可以方便地改变出光面的亮度均匀性，改善显示效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为现有技术中侧入式LED背光模块的侧视图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明中反射面上网点的分布示意图。
图4为本发明一种实施例下的网点半径大小随位置变化的示意图。
图5为本发明的加工方法流程图。
在图1-5中，1：导光板；2:LED灯；3：灯板；4：底面漫反射膜；5：漫射膜；6：增亮膜；7：外框结构；11：入光面；12：出光面；13：反射面；14：网点。
具体实施方式
图1为现有技术中侧入式LED背光模块的侧视图，包括楔形导光板1、LED灯2、灯板3、底面漫反射膜4、漫射膜5、增亮膜6和外框结构7，该种方法的缺点是网点需要针对不同尺寸、不同外形的导光板进行单独的模具设计，加工成本较大，而且效率较低。
图2为本发明的结构示意图，图3为本发明中本发明中反射面上网点的分布示意图。由图2和3所示结构结合可知，该种LED背光模块用导光板，所述的导光板1对LED灯2发出的光线进行转化，导光板1包括入光面11、用于将光线导出导光板1的出光面12以及与出光面12相对的反射面13，且出光面12与反射面13之间互相不平行，所述的反射面13上设有图案结构，图案结构由若干能够扩散地反射入射光线并由出光面12射出此光线的网点14组成。
网点14为半球形或者是圆柱型或者是圆锥形或者是三种形状的任意组合。网点14分布在由X轴和Y轴组成的二维平面上，X轴方向与LED灯2的阵列平行，Y轴方向与LED灯2的阵列垂直，且Y轴上的数值越大表明离LED灯2的位置越远；二维平面上不同位置的网点14的半径大小以及相邻两个网点14之间的间距随X轴上的数值和/或Y轴上的数值的变化而变化。
同时，所述的网点14在二维平面上的分布与入光面11和反射面13之间的角度有关。
图4为本发明一种实施例下的网点半径大小随位置变化的示意图。该种实施例中，LED灯2位于入光面11的前面，相邻的两个LED灯2之间的间距相等，网点14设定为半球形，且相邻两个网点14的间距相等；通过调整网点14的半径，对出光面12的亮度均匀性进行优化。随着X轴和Y轴上数值的不断变化，网点14的半径在整个二维平面上呈不均匀分布。网点14的半径随着Y轴方向数值的增大而增大；而X轴方向数值变化时，网点14的半径也在变化，但是没有Y轴方向那么明显。
图5为本发明的加工方法流程图。LED背光模块用导光板的加工方法包括：
1)导光板成型：根据背光腔体的结构设计出合适形状的导光板，导光板采用注塑成型。
2)背光灯布局：通过背光所需光通量计算出背光灯数量的近似值。并对LED灯和导光板的位置进行最合理的排布。
3)网点的仿真：根据背灯光的布局，采用光学软件对网点14进行仿真，并对网点14的分布进行优化；
4)网点的加工：按照步骤3)优化后的网点14的位置，利用激光器对网点14进行加工，并通过控制激光器打点能量的大小加工出不同尺寸的网点14。
具有上述结构的该种LED背光模块用导光板及其加工方法与传统的油墨印刷方法相比，能够对网点位置和大小进行精确控制；与直接注塑成型方法相比，网点具有可设计性，能够节省成本；在此基础上，本发明专利还可以方便地改变出光面的亮度均匀性，改善显示效果。
Claims (8)
1.一种LED背光模块用导光板，所述的导光板(1)对LED灯(2)发出的光线进行转化，其特征在于：所述的导光板(1)包括入光面(11)、用于将光线导出导光板(1)的出光面(12)以及与出光面(12)相对的反射面(13)，且出光面(12)与反射面(13)之间互相不平行，所述的反射面(13)上设有图案结构，所述的图案结构由若干网点(14)组成，该网点能够反射入射光线至出光面(12)射出。
2.根据权利要求1所述的一种LED背光模块用导光板，其特征在于：所述网点(14)的形状为半球形、圆锥形或者方锥形中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种LED背光模块用导光板，其特征在于：所述的网点(14)分布在由X轴和Y轴组成的二维平面上，X轴方向与LED灯(2)的阵列平行，Y轴方向与LED灯(2)的阵列垂直，且Y轴上的数值越大表明离LED灯(2)的位置越远；二维平面上不同位置的网点(14)的半径大小以及相邻两网点(14)之间的间距可以随X轴上和/或Y轴上的数值的变化而变化。在同一导光板上，半径大小和间距其中可以有一个为常量，也可以都是变量。
4.根据权利要求3所述的一种LED背光模块用导光板，其特征在于：所述的网点(14)在二维平面上的分布与入光面(11)和反射面(13)之间的角度有关。
5.根据权利要求4所述的一种LED背光模块用导光板，其特征在于：所述的LED灯(2)位于入光面(11)的前面，相邻的两个LED灯(2)之间的间距相等，网点(14)为半球形，且相邻两个网点(14)的间距相等，所述的网点(14)的半径随着Y轴方向数值的增大而增大。
6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的一种LED背光模块用导光板，其特征在于：所述反射面(13)上的网点(14)由激光雕刻而成，且网点(14)的尺寸大小由激光能量进行控制。
7.根据权利要求6所述的一种LED背光模块用导光板，其特征在于：所述的导光板(1)材料为聚甲基丙烯酸甲脂、聚碳酸酯或者Zeonor。
8.一种用于权利要求7所述LED背光模块用导光板的加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括，
1)导光板成型：根据背光腔体的结构设计出合适形状的导光板，导光板采用注塑成型；
2)背光灯布局：通过背光所需光通量计算出背光灯数量的近似值。并对LED灯和导光板的位置进行最合理的排布；
3)网点的仿真：根据背灯光的布局，采用光学软件lighttools模拟背光系统中所有材料和表面的属性，对网点(14)的分布规律进行仿真，并根据背光系统出射光通量和亮度对网点(14)的分布进行优化；
4)网点的加工：按照步骤3)优化后的网点(14)的位置，利用激光对网点(14)进行加工，并通过控制激光能量来改变网点(14)的尺寸。
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- 2014-06-17 CN CN201410270165.0A patent/CN104007507A/zh active Pending
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