一种基于散射效率的导光板散射网点设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于散射效率的导光板散射网点设计方法，属于液晶显示和照明技术领域。所述方法通过散射效率的大小确定导光板散射网点的结构类型，在确定了散射网点结构类型后，以网点的密度设置为优化变量，网点之间的最小间隔为约束条件，出光照度均匀度为评价函数，对网点的密度进行优化得出导光板的散射网点的密度排布，解决了目前依靠经验对网点结构和网点密度进行调整排布所带来的导光板的生产成本大且无法对其进行进一步优化的问题，使得导光板网点结构设计过程中能够快速的选定最优网点结构，且依据散射效率确定出的网点结构，在达到相同出光均匀度要求的前提下，网点数目减少60％左右，导光板的加工时间和成本均得到了大幅度降低。

A scattering dot design method of light guide plate based on scattering efficiency

【技术实现步骤摘要】
一种基于散射效率的导光板散射网点设计方法
本专利技术涉及一种基于散射效率的导光板散射网点设计方法，属于液晶显示和照明

技术介绍
液晶显示器(LCD)已经广泛的应用于电视、电脑、手机等各种电子设备上，而作为被动发光显示器件的LCD，需要背光模组(BacklightModule，BLM)提供照明，因此BLM的亮度和均匀性等光学性能直接影响LCD的显示质量，导光板(LightGuidePlate，LGP)是BLM中最重要的部分。目前市场主流的侧入式LGP主要利用分布在底面的散射网点破坏光线在LGP中的全反射，将侧边入射的光线从上表面导出，LGP的光能利用率和出光均匀度成为关键指标和研究热点。大量的研究表明，散射网点的密度分布(密度档)和结构都会直接影响LGP的光能利用率和均匀度。目前针对LGP的优化设计研究主要集中在两方面：一种是通过改变网点的结构，如采用半球形、圆锥形等，改变网点的半径、高度、角度等达到优化目的，这种优化方法虽然可调参数多，但较繁琐，加工存在一定的困难；另一种是网点结构确定，优化网点密度分布，其优点是优化参数单一，易于掌握，且方便工业加工。实际上，无论采用哪种结构的网点，都可以通过优化网点密度分布的方法实现LGP均匀发光，但光能利用率可能有较大的差异，散射效率高的网点光能利用率也会高。目前，导光板企业技术人员主要依靠经验选用不同的网点结构对网点密度进行调整排布，再进行加工，最后根据实际测试结果进一步调整。整个过程即使有经验的技术人员也要重复很多次，费时费力费材料，大大增加了导光板的生产成本；同时，上述重复测试过程中都是以光能利用率以及出光均匀度为优化目标，在现有技术能够达到的光能利用率以及出光均匀度的基础上，无法进一步对导光板网点结构及密度分布做进一步优化。
技术实现思路
为了解决目前存在的导光板设计过程依靠经验对网点结构和网点密度进行调整排布所带来的导光板的生产成本大且工艺繁琐问题，本专利技术提供了一种基于散射效率的导光板散射网点设计方法。一种导光板散射网点的设计方法，所述方法包括：根据散射效率P的不同确定导光板的散射网点结构类型，所述散射效率P为网点通过散射导出光的能力，网点的散射效率P为：其中eo为经网点散射并从导光板上表面出射的光线能量，ei为入射到导光板底面单个网点上的所有光线能量；确定了散射网点结构类型后，以网点的密度设置为优化变量，网点之间的最小间隔为约束条件，出光照度均匀度为评价函数，对网点的密度进行优化得出导光板的散射网点的密度排布；根据所确定的导光板的散射网点结构类型及密度排布设计导光板。可选的，所述根据散射效率P的不同确定导光板的散射网点结构类型，为根据网点的平均散射效率的不同确定导光板的散射网点结构类型，其中，平均散射效率为：E为出光面的光通量，N为导光板有效发光区域的网点数量。可选的，所述根据网点的平均散射效率的不同确定导光板的散射网点结构类型，包括：确定出光面的光通量E和网点密度分布相同的条件下，不同的网点结构的有效发光面积的大小关系；根据有效发光面积的大小关系确定导光板的散射网点结构类型。可选的，所述根据有效发光面积的大小关系确定导光板的散射网点结构类型，为选择出光面的光通量E相同的条件下有效发光面积最小的网点结构作为导光板的散射网点结构。可选的，所述根据发光面积的大小关系确定导光板的散射网点结构类型和/或对网点的密度进行优化得出导光板的散射网点的密度排布，采用Lighttools软件工具或者Tracepro软件工具。本专利技术的第二个目的在于提供一种导光板，所述导光板的散射网点结构类型及密度排布采用上述方法得到。可选的，所述导光板的散射网点结构类型选择三棱柱网点结构。可选的，所述导光板的散射网点倾角60±2°，所述倾角为网点散射面与导光板底面之间的夹角。本专利技术的第三个目的在于提供一种背光模组，所述背光模组中导光板为上述导光板。本专利技术的第四个目的在于提供上述导光板散射网点的设计方法和/或上述导光板在液晶显示和照明
内的应用。本专利技术有益效果是：本专利技术提出的基于散射效率的导光板散射网点设计方法，通过散射效率的大小确定导光板散射网点的结构类型，在确定了散射网点结构类型后，以网点的密度设置为优化变量，网点之间的最小间隔为约束条件，出光照度均匀度为评价函数，对网点的密度进行优化得出导光板的散射网点的密度排布，解决了目前导光板设计过程依靠经验对网点结构和网点密度进行调整排布所带来的导光板的生产成本大且工艺繁琐的问题，使得导光板网点结构设计过程中能够快速的选定最优网点结构，且依据散射效率确定出的网点结构，在达到相同出光均匀度和亮度要求以及目前光能利用率极限值的前提下，大大降低了网点数目，网点数目减少了60％左右，使得导光板的加工时间和成本均得到了大幅度降低；另外，采用本专利技术提出的方法设计出的三棱柱的导光板散射网点结构，相对于现有技术中所采用的热压网点结构，具有结构更为简单、易于脱模、加工更精准的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是背光模组结构图。图2(a)是激光加工热压成型LGP网点表面微结构图；图2(b)是激光加工热压成型LGP网点内部微结构图；图2(c)是热压LGP的BLM实际发光效果。图3是不同网点结构在设定光面的光通量E相同的条件下，发光区域面积与LGP上表面面积的比值T％以及光能利用率η的比较结果图。图4是本专利技术所采用三棱柱网点结构图。图5是图2(a)所示“环状山”形网点结构仿真结果图。图6是图4所示三棱柱形网点结构仿真结果图。图7是Lighttools软件中进行光线追迹得出的不同γ对应的照度分布图。图8是γ对光能利用率的影响关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。现有技术中对于导光板中网点结构及密度排布的设计都是以光能利用率及出光均匀度的要求为标准进行设计，在达到出光均匀度的要求前提下，光能利用率越高的设计方案越好；但是光能利用率不可能不限制的提高，在光能利用率不再提高的情况下，对于导光板的网点结构及密度排布也无法进一步进行优化，或者只能依靠经验和无限次的尝试，才能得出更加优化的方法。而本申请恰恰突破了导光板设计过程中出现的这一瓶颈问题，提出了以散射效率来进一步对导光板网点结构及密度排布进行优化的方案，使得在达到现有光能利用率及出光均匀度的要求的前提下，通过以散射效率为标准，对导光板网点结构及密度排布进行优化，优化后，使得导光板的网点数量降低了60％左右，这使得导光板的加工时间以及成本大大降低，同时相对于现有依靠经验和无限次的尝试的优化方法，本专利技术大大节省了设计时间，也进一步降低了导光板的设计成本。下面对本专利技术方案做详细介绍：考虑到企业在设计导光板(LightGuidePlate，LGP)时，通常组装成背光模组(BacklightModule，BLM)进行实际发光检测，因此本专利技术所有仿真和实验结果源于BLM，其结构如图1所示。其中LGP规格为173mm296mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导光板散射网点的设计方法，其特征在于，所述方法包括：根据散射效率P的不同确定导光板的散射网点结构类型，所述散射效率P为网点通过散射导出光的能力，网点的散射效率P为：

【技术特征摘要】
1.一种导光板散射网点的设计方法，其特征在于，所述方法包括：根据散射效率P的不同确定导光板的散射网点结构类型，所述散射效率P为网点通过散射导出光的能力，网点的散射效率P为：其中eo为经网点散射并从导光板上表面出射的光线能量，ei为入射到导光板底面单个网点上的所有光线能量；确定了散射网点结构类型后，以网点的密度设置为优化变量，网点之间的最小间隔为约束条件，出光照度均匀度为评价函数，对网点的密度进行优化得出导光板的散射网点的密度排布；根据所确定的导光板的散射网点结构类型及密度排布设计导光板。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据散射效率P的不同确定导光板的散射网点结构类型，为根据网点的平均散射效率的不同确定导光板的散射网点结构类型，其中，平均散射效率为：E为出光面的光通量，N为导光板有效发光区域的网点数量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据网点的平均散射效率的不同确定导光板的散射网点结构类型，包括：确定出光面的光通量E和网点密度分布相同的条件下，不同的网点结构的有效发光面积的大小关系；根据有效发光面积的大小关系确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：高淑梅，于文文，钱维莹，王雪琨，曹建军，杨国锋，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32