[发明专利]一种导光板下表面一维微结构设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及导光板领域，具体涉及一种导光板下表面一维微结构设计方法。

背景技术

液晶显示模块广泛用于手机、数码相机、平板电脑、电视的显示。随着生产工艺技术的进步，轻薄化、轻量化(即低损耗)已经成为目前液晶显示产品的发展趋势。液晶显示模块由液晶、起偏器、背光模块等组成。经典的背光模块主要由光源、导光板、反射膜、散射膜、增亮膜组成，起着把点光源或线光源转化为面光源供给液晶的作用。其中，导光板是背光模块里的一个重要组件，它的作用为引导光的反射折射方向，用来提高光能效率和照度均匀度，如图1所示。因此，导光板的设计是背光模块的关键技术之一。常用的背光模块分为侧入式和直下式。目前在中小尺寸面板中多采用侧入式。

光源发出的光进入无任何加工的导光板时，根据全反射原理，将会在导光板内向前传播而不射出于任何导光板表面。为了达到转化为面光源的目的，需要在导光板的下表面设计具有一定规律的图案——散射网点或微结构或微光栅。

1)具有散射网点的导光板虽然能较简单地设计网点的排布得到较好的亮度均匀度但是散射材料对光的吸收较导致出光的光能效率较低，并且经散射的光线方向不容易控制。

2)微光栅利用光栅的衍射特性对出射光的角度直接控制，可以获得很好的均匀度，但是光栅对入射光的波长敏感以及光栅制造对精度要求高，因此制作成本高。

3)微结构直接在自然导光板下表面制作，相比散射网点没有吸收光的损耗，制作成本介于前两者之间。此外，根据光的反射折射原理，微结构可以较好地控制光线的反射折射方向，达到目标出光效果。

因此，本发明提出一种高光效、高均匀度且轻薄的导光板微结构设计方法。

现有的相似的技术：

①Yan,Jin-Ren等人提出一种导光板上下表面微棱镜结构的设计方法，照度均匀度达86％，但是其光效只有30％。

②Jui-Wen Pan等人提出一种混合微结构背光模块的设计，可以对出射光线进行一维聚光从而不用增亮膜，最终有效减少背光模块的厚度，但是其背光模块的光效低于50％。

③Tun-ChienTeng等人提出一种超薄的导光板设计仅有2.2毫米的厚度并具有84％的空间均匀度，但是其导光板的光效只有69％。

④Sun,Wen-Shing等人设计了一种用于导光板的聚光的光学薄膜，可以实现背光源模块的光效和均匀度均超过90％，但是实现的前提是薄膜上下表面的微结构必须高精度地对准，制作成本非常高。

⑤Pan,Jui-Wen等人提出一种可以有效提高轴上亮度的背光模块设计，但其亮度均匀度低。

以上相似的设计说明，在设计周期初期，微结构密度的设置对最终出射光的效果有很大影响，仅通过经验试错的方式是无法获得导光板的最佳微结构排布，从而无法同时获得出射光的最高光效和最高均匀度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以同时获得具有高照度均匀度和高光效的导光板微结构最优化设计方法。

一种导光板微结构设计方法，包括如下步骤：

根据区域划分规则对导光板下表面进行区域划分；

计算各小区域的面积比例；

计算区域密度概率函数；

在对应的区域密度概率函数区段中选取合适的密度概率；

计算各小区域的微结构密度；

选择低差异序列作为产生器，生成原始的二维点集；

对二维点集所有点进行定位，找到所有点所属的小区域；

对各小区域的单位位置点集进行扩展并平移到导光板下表面对应的小区域的范围内；

去除重叠或距离过近的位置点；

将生成的位置点集数据导入到导光板模型中并进行仿真；

对模型进行优化，获得光能利用率和照度均匀度等的仿真数据；

判断数据是否达到设计要求为，如果未达到，则返回所述步骤计算区域密度概率函数，否则，设计结束。

具体的，所述区域划分规则为：沿着光源面对的正向方向，划分的区域面积应随着与光源距离的增加而增大，或者至少等于相邻的靠近光源的区域面积；沿着光源自身延伸方向，靠近光源的区域划分的数量应多于远离光源的区域；靠近光源且处在导光板边角处的区域，其微结构的密度应大于或等于沿自身延伸方向相邻区域的密度。