CN108873153B - 基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法。该方法主要通过四种途径：1、量子点浓度控制：制作量子点体导光板时，控制体导光板内量子点的浓度在一定范围内，保证从导光板的近光端到远光端有足够的蓝光通过；2、导光结构设计：将体导光板制作出一种反楔形结构，从结构上保证导光板入光侧接受的蓝光能量少，而远光侧接受的蓝光能量逐渐增加；3、调光网点设计：导光板表面的调光网点分布设计，减少入光侧蓝光能量，增加远光侧的蓝光能量；4、颜色补偿设计：结合导光板出光颜色的均匀性情况，将反射膜片表面设计成具有渐变分布的调色块，针对性的实现局部区域的颜色补偿，最终实现背光模组整体出光颜色的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型量子点体导光板的背光技术领域，特别是一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法。
背景技术
导光板（light guide plate）最初产生是用在LCD（液晶显示器）上。导光板自产生以来，制造工艺也经过了很长时间的演变。主要出现过的成型工艺有挤出成型、辊轮法、激光雕刻法、油墨丝印法、化学蚀刻法、纳米加入法、直接注塑法。而直接注塑法又叫射出成型法，是将熔融的成形导光板母胶粒通过注塑机-高压的方式填充到封闭的模具内来制作导光板。模具成本低，开模短。
量子点作为一种新型纳米材料，具有半峰宽窄、色纯度高、发光颜色可调、高色域等特点，与液晶显示器相结合，可以使液晶显示屏的色域达到并超过100%NTSC。
因此结合直接注塑法成型工艺和量子点来制备量子点浓度分布一致的一体化成型的新型复合量子点体导光板， LED发出的蓝光从导光板侧面进入，一部分激发量子点导光板中混合的红绿量子点发射相应的红绿色光，并与剩余的蓝光混合发出白光。但是该导光机制不足之处在于，基于量子点体导光板的背光模组工作时，蓝光光线从导光板入光侧进入，并激发体导光板内部的红/绿量子点发出红/绿色光；同时随着蓝光向远光侧传播，导光板内部的蓝光光线逐渐减少，从而远离光源处的体导光板内的蓝光能量逐渐降低，导致体导光板出光颜色不均匀，并呈现梯度变化的趋势。有鉴于此，本发明提供一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光颜色均匀性的控制方法。解决量子点体导光板出光颜色不均匀的问题，从而得到光颜色均匀性的新型复合量子点体导光板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，该方法解决了量子点体导光板出光颜色不均匀的问题，实现了基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光颜色均匀性。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，提供有基于量子点体导光板的侧入式背光模组，该背光模组包括蓝光LED光源、调光反射片、量子点体导光板、扩散片以及棱镜片；所述出光控制方法通过量子点浓度控制、导光结构设计、调光网点设计、颜色补偿设计四种途径实现背光模组整体出光颜色的均匀性。
在本发明一实施例中，所述量子点体导光板是在制作过程中将量子点与导光板母料均匀混合并一体成型而成的量子点体导光板。
在本发明一实施例中，所述导光板母料包括PMMA、PS、MS。
在本发明一实施例中，所述量子点浓度控制，即所述量子点体导光板内部的红绿量子点浓度是均匀的；并且每公斤导光板母料中红绿量子点质量比范围在1:0-1:100之间。
在本发明一实施例中，所述导光结构设计，即将量子点体导光板制成反楔形结构，使得量子点体导光板具有近光侧光线进入截面小，向着远光侧截面逐渐增大的特点；量子点体导光板反楔形结构的楔形角度为θ，满足：
00≤θ=arctan[(h2-h1)/l]≤arctan(h2/l)
其中，h1、h2分别为量子点体导光板近光侧和远光侧的厚度，l为量子点体导光板的长度。
在本发明一实施例中，所述蓝光LED光源根据量子点体导光板结构不同分布方式不同：若量子点体导光板结构为单边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的单入光侧处，即靠近量子点体导光板的近光侧；若量子点体导光板结构为双边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的双入光侧处，即靠近量子点体导光板的左右两个近光侧呈对称分布，此时楔形角度θ的计算公式中，l为量子点体导光板的长度的二分之一；若量子点体导光板结构为前后左右四边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的四入光侧处，即靠近量子点体导光板的前后左右两个近光侧呈空间对称分布，此时楔形角度θ的计算公式中，l为前后量子点体导光板长度或左右量子点体导光板长度的二分之一。
在本发明一实施例中，所述调光网点设计，即所述量子点体导光板下表面，即量子点体导光板倾斜面，分布有网点微结构阵列，且满足近光侧网点小且密度稀疏，向着远光侧网点大且分布密的排布规律，保证近光侧大部分蓝光发生全反射向远光侧传播，而远光侧能提取到更多的蓝光能量。
在本发明一实施例中，所述网点为内凹或凸出形式，网点形状为包括半球、锥形、圆柱、椭球中的一种，网点截面直径大小范围在1um-700um之间。
在本发明一实施例中，所述颜色补偿设计，即在位于量子点体导光板下方的所述调光反射片上分布有密度渐变，满足近光侧少向着远光侧多的的调光微点阵列；所述调光微点阵列中的调光微点形状为包括圆形、多边形中的一种或多种组合；所述调光微点阵列的分布及尺寸：所述相邻调光微点之间的距离范围是0.001mm-0.5mm；调光微点阵列中的调光微点阵直径范围在0.001mm-1mm之间，调光微点阵高度范围在0.001mm-0.5mm之间。
在本发明一实施例中，所述调光反射片，根据背光模组出光颜色的色偏差，其颜色为包括黄色、蓝色、红色、绿色中的一种或多种颜色的组合。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、采用直接注塑成型工艺使量子点和导光板合二为一，大大减少量子点用量，降低成本，优化结构，简化工艺；
2、体导光板通过大小不一的网点使光线均匀柔和，提高出光效果；
3、采用预设角度的反楔形结构制作的量子点体导光板，使入侧光的蓝光被充分均匀利用，提高光颜色均匀性；
4、在调光反射片上排布密度渐变的调色块微点阵列补偿出光面亮度，改善出光颜色均匀性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的反楔形导光板结构示意图。
图3为本发明一种量子点体导光板调光反射片上颜色微点阵列排布示意图。
图4为为本发明一种量子点体导光板网点加工排布示意图。
图5为本发明另一种的基于单边反楔形结构导光板的整体结构示意图。
图6为本发明另一种的基于单边反楔形导光板结构示意图。
图7为本发明一种调光反射片上调光微点阵列排布示意图（三角形微点阵列）。
图8为本发明另一种调光反射片上调光微点阵列排布示意图（五边形微点阵列）。
图9为本发明一种体导光板网点分布示意图（圆柱网点）。
图10为本发明另一种体导光板网点分布示意图（椭球网点）。
图中：11-蓝光LED灯，12-蓝光光线，13-红量子点，14-绿量子点，15-光学膜片，16-调光微点阵列，17-调光反射片，18-网点，19-体导光板，21-反楔形结构，41-反楔形导光板下表面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
如图1-10所示，本发明提供了一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，提供有基于量子点体导光板的侧入式背光模组，该背光模组包括蓝光LED光源、调光反射片、量子点体导光板、扩散片以及棱镜片（其中，扩散片以及棱镜片为背光模组均采用的常规组件，此处不对其进行描述）；所述出光控制方法通过量子点浓度控制、导光结构设计、调光网点设计、颜色补偿设计四种途径实现背光模组整体出光颜色的均匀性。所述量子点体导光板是在制作过程中将量子点与导光板母料均匀混合并一体成型而成的量子点体导光板。所述导光板母料包括PMMA、PS、MS等材料。
所述量子点浓度控制，即所述量子点体导光板内部的红绿量子点浓度是均匀的；并且每公斤导光板母料中红绿量子点质量比范围在1:0-1:100之间。
所述导光结构设计，即将量子点体导光板制成反楔形结构，使得量子点体导光板具有近光侧光线进入截面小，向着远光侧截面逐渐增大的特点；量子点体导光板反楔形结构的楔形角度为θ，满足：
00≤θ=arctan[(h2-h1)/l]≤arctan(h2/l)
其中，h1、h2分别为量子点体导光板近光侧和远光侧的厚度，l为量子点体导光板的长度。
所述蓝光LED光源根据量子点体导光板结构不同分布方式不同：若量子点体导光板结构为单边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的单入光侧处，即靠近量子点体导光板的近光侧，如图5、6所示；若量子点体导光板结构为双边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的双入光侧处，即靠近量子点体导光板的左右两个近光侧呈对称分布，此时楔形角度θ的计算公式中，l为量子点体导光板的长度的二分之一；若量子点体导光板结构为前后左右四边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的四入光侧处，即靠近量子点体导光板的前后左右两个近光侧呈空间对称分布，此时楔形角度θ的计算公式中，l为前后量子点体导光板长度或左右量子点体导光板长度的二分之一。
所述调光网点设计，即所述量子点体导光板下表面，即量子点体导光板倾斜面，分布有网点微结构阵列，且满足近光侧网点小且密度稀疏，向着远光侧网点大且分布密的排布规律，保证近光侧大部分蓝光发生全反射向远光侧传播，而远光侧能提取到更多的蓝光能量。如图9、10所示，所述网点为内凹或凸出形式，网点形状为包括半球、锥形、圆柱、椭球中的一种，网点截面直径大小范围在1um-700um之间。
如图7、8所示，所述颜色补偿设计，即在位于量子点体导光板下方的所述调光反射片上分布有密度渐变，满足近光侧少向着远光侧多的的调光微点阵列；所述调光微点阵列中的调光微点形状为包括圆形、多边形中的一种或多种组合；所述调光微点阵列的分布及尺寸：所述相邻调光微点之间的距离范围是0.001mm-0.5mm；调光微点阵列中的调光微点阵直径范围在0.001mm-1mm之间，调光微点阵高度范围在0.001mm-0.5mm之间。所述调光反射片，根据背光模组出光颜色的色偏差，其颜色为包括黄色、蓝色、红色、绿色中的一种或多种颜色的组合。
本发明通过直接注塑法工艺制备一种量子点分布均匀的反楔形结构的体导光板19，主要包括以下工艺步骤：
步骤1：QD溶液配制；
用精度较高的电子天平按预设比例称取红/绿量子点13/14，进一步地按预设配比将红/绿量子点13/14分别溶解在有机溶剂中，形成红/绿量子点溶液，进一步地均匀混合红/绿量子点溶液得到量子点混合溶液；
步骤2：制备QD-PMMA母料；
将步骤1中得到的量子点混合溶液均匀掺杂到PMMA母粒中得到QD-PMMA母料；其中每公斤PMMA母料中红绿量子点质量比范围控制在1:0-1:100之间。
步骤3：制备反楔形结构的QD-PMMA体导光板19；
通过直接注塑成型工艺，经过投料、保压、冷却、脱模四步制备QD-PMMA体导光板19；
制备的QD-PMMA体导光板19为一种角度可预设的反楔形结构21。如图2所示的反楔形结构21，具有近光侧光线进入截面小，向着远光侧截面逐渐增大的特点。导光板入光侧反楔形结构的楔形角度为θ，满足：
00≤θ=arctan[(h2-h1)/l] ≤arctan(h2/l)
如图2所示，其中h1、h2分别为导光板近光侧和远光侧的厚度，l为导光板的长度。这样从结构上保证导光板入光侧接受的蓝光能量少，而远光侧接受的蓝光能量逐渐增加，进一步实现背光模组整体出光颜色均匀性。
进一步地，如图3所示，将步骤3中制备的QD体导光板19，在导光板下表面41加工预设计好的半球形微网点阵列18，其中网点的截面直径大小为10um，具有近光侧网点小且密度稀疏，而远光侧网点大且分布更秘的排布规律，保证近光侧大部分蓝光12发生全反射向远光侧传播，而远光侧能提取到更多的蓝光能量。从而保证远光侧蓝光能量充足，改善量子点体导光板整体出光颜色的均匀性。
进一步地，将步骤3中制备的QD体导光板19，在导光板下表面设置一调光反射片17，如图4所示，反射片上分布有密度渐变，满足近光侧少，远光侧多的矩形调光微点阵列16，从而达到补偿背光模组局部区域产生的颜色偏差，实现背光模组整体出光颜色均匀性。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，提供有基于量子点体导光板的侧入式背光模组，该背光模组包括蓝光LED光源、调光反射片、量子点体导光板、扩散片以及棱镜片；所述出光控制方法通过量子点浓度控制、导光结构设计、调光网点设计、颜色补偿设计四种途径实现背光模组整体出光颜色的均匀性；所述导光结构设计，即将量子点体导光板制成反楔形结构，使得量子点体导光板具有近光侧光线进入截面小，向着远光侧截面逐渐增大的特点；量子点体导光板反楔形结构的楔形角度为θ，满足：
00≤θ=arctan[(h2-h1)/l]≤arctan(h2/l)
其中，h1、h2分别为量子点体导光板近光侧和远光侧的厚度，l为量子点体导光板的长度。
2.根据权利要求1所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述量子点体导光板是在制作过程中将量子点与导光板母料均匀混合并一体成型而成的量子点体导光板。
3.根据权利要求2所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述导光板母料包括PMMA、PS、MS。
4.根据权利要求2或3所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述量子点浓度控制，即所述量子点体导光板内部的红绿量子点浓度是均匀的；并且每公斤导光板母料中红绿量子点质量比范围在1:0-1:100之间。
5.根据权利要求1所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述蓝光LED光源根据量子点体导光板结构不同分布方式不同：若量子点体导光板结构为单边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的单入光侧处，即靠近量子点体导光板的近光侧；若量子点体导光板结构为双边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的双入光侧处，即靠近量子点体导光板的左右两个近光侧呈对称分布，此时楔形角度θ的计算公式中，l为量子点体导光板的长度的二分之一；若量子点体导光板结构为前后左右四边反楔形结构量子点体导光板，蓝光LED光源位于量子点体导光板的四入光侧处，即靠近量子点体导光板的前后左右两个近光侧呈空间对称分布，此时楔形角度θ的计算公式中，l为前后量子点体导光板长度或左右量子点体导光板长度的二分之一。
6.根据权利要求1所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述调光网点设计，即所述量子点体导光板下表面，即量子点体导光板倾斜面，分布有网点微结构阵列，且满足近光侧网点小且密度稀疏，向着远光侧网点大且分布密的排布规律，保证近光侧大部分蓝光发生全反射向远光侧传播，而远光侧能提取到更多的蓝光能量。
7.根据权利要求1所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述网点为内凹或凸出形式，网点形状为包括半球、锥形、圆柱、椭球中的一种，网点截面直径大小范围在1um-700um之间。
8.根据权利要求1所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述颜色补偿设计，即在位于量子点体导光板下方的所述调光反射片上分布有密度渐变，满足近光侧少向着远光侧多的的调光微点阵列；所述调光微点阵列中的调光微点形状为包括圆形、多边形中的一种或多种组合；所述调光微点阵列的分布及尺寸：所述相邻调光微点之间的距离范围是0.001mm-0.5mm；调光微点阵列中的调光微点阵直径范围在0.001mm-1mm之间，调光微点阵高度范围在0.001mm-0.5mm之间。
9.根据权利要求8所述的基于量子点体导光板的侧入式背光模组出光控制方法，其特征在于，所述调光反射片，根据背光模组出光颜色的色偏差，其颜色为包括黄色、蓝色、红色、绿色中的一种或多种颜色的组合。
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