背光照明系统导光板

本文就导光板的工作原理与结构、导光板设计、所用材料、导光板检测以及常用导光板的结构形式作了讨论，并对导光板今后的发展趋势给出了预测。     

侧入式背光源视角特性研究

为了给液晶显示器亮度视角的设计提供依据,论文针对侧入式背光源的亮度视角进行了详细研究,考虑可能对其影响的3个因素,即灯源入光方式、导光板类型和光学膜层组配。首先,对2种不同入光方式,即短边入光和长边入光进行了研究;接着,对3种不同类型导光板,即油墨印刷、射出成型和热滚压导光板进行了研究;最后,对不同组配光学膜层进行了研究。测试数据显示在相同导光板和膜层组配的情况下,2种不同入光方式的二分之一亮度视角都为50°左右,但是短边入光方式在水平方向的亮度分布具有不对称性;在相同入光方式和膜层组配的情况下,不同类型导光板的二分之一亮度视角都为50°左右,且亮度分布很一致;在相同入光方式和导光板的情况下,不同膜层组配的二分之一亮度视角最小为27°,最大可达82°,数据变化较大。数据显示对亮度视角影响最大的因素为膜层组配,接着是入光方式,而导光板的类型对其基本没有影响。     

传输-散射理论设计LED照明导光板的研究

基于传输-散射理论设计了用于LED照明的导光板网点结构。导光板网点具有直径40 μm,高度10 μm的微凹透镜结构,依据传输-散射理论对导光板分区并获得各分区域中的微透镜排布参数。为了验证所提出的网点排布能够实现导出光的高均匀性,建立了尺寸为70.0 mm×41.5 mm的微透镜结构的LED导光板模型,并利用光线追迹的获得了90%的均匀度。本文所提出的方法可用于高均匀度LED照明的导光板设计。     

激光加工散射网点火山口对导光板光学的影响

针对激光加工导光板散射网点周围存在环状熔融物(火山口)对导光板光学影响的问题,进行了网点加工实验和光学仿真研究。采用CO2激光在PMMA上进行打点实验,观察测量火山口的三维形貌尺寸,分析在不同能量参数下火山口的特征变化。为了提高激光导光板的光学性能,按照散射网点密度正比于其所在位置距光源距离的网点密度分布理论,在UG和TracePro软件中建立模型,仿真分析了火山口宽度和高度变化对导光板光学的影响,通过多次仿真得知,火山口在一定程度上提升了出光平均值,但随着火山口高度和宽度的增加出光平均值的增加减弱;另外火山口参数变化对导光板均匀度的影响较小,均匀度均可维持在88%以上。     

光散射聚合物导光板的模拟分析

导光板是液晶显示器背光照明系统的核心组件,导光板的质量优劣直接影响到液晶显示器的显示效果、厚度、使用寿命及成本。文章建立了新型体散射聚合物导光板的数学模型,并应用米散射理论和蒙特卡罗方法对此类导光板进行了模拟分析,研究了掺杂粒子种类、密度、粒径、相对折射率、导光板尺寸等因素对导光板出光效果的影响规律,筛选出了合适的导光板基质和掺杂粒子材料,为实验制作体散射聚合物导光板提供了可靠依据。     

一种具有波形槽微结构的导光板设计

导光板是背光模组的关键组件,决定了出光效率以及出光均匀性。针对目前导光板的均匀性差和亮度低的问题,通过光学工程软件LightTools对导光板进行了设计,提出了一种新型的具有波形槽微结构的侧光平板式导光板的设计方法,并对微结构的分布方式和其参数进行了设计。结果表明,当矩形分布下的微结构按照规律在导光板上形成波形槽后,能够得到均匀性在80%以上的高性能导光板。相对微结构呈点阵式矩形分布下的导光板的均匀性只有60%～70%而言,这种高性能导光板的均匀性有了很大的提高,且该导光板尺寸在40～60mm范围内变动时,导光板的均匀性均能达到80%以上。     

LCD导光板自由曲面微型槽结构设计与优化

为满足液晶显示器对于背光模组亮度高、发光均匀、厚度小的要求,提出一种侧入式背光模组的新型组合导光板结构设计方法。即在理想Lambertian光源侧向入射时,为满足导光板亮度均匀性的要求,提出并确定了一种基于自由曲面函数的导光板底部微型槽结构。借助于TracePro光学软件对该导光板进行了建模,并通过合理设置微型槽镀膜和组合反射板的光学属性,实现了导光板照明效果的仿真。仿真结果显示,基于该微型槽的导光板符合工程上的亮度均匀性和超薄设计要求。     

LCD导光板微结构成型技术及发展趋势

导光板表面的微结构是实现其导光功能的光键,随着计算机模拟技术的发现,微结构的新型设计不断涌现,而微结构成型技术随之不断发展。文章介绍了导光板微结构的基本形式、微结构的成型方法及发展情况,对导光板微结构成型技术的发展趋势做出展望。     

侧入式无导光板LED平板灯设计

针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高、设计流程繁琐等缺点设计了一种无导光板的LED平板灯。利用复合抛物面反光杯(CPC)将LED阵列发出的光束汇聚并投射在出光面板上,并通过掠射和叠加的方法实现了出光面板的照度均匀性。进一步采用Taguchi实验方法进行设计,并借助Tracepro软件仿真分析,将影响该灯具最大照度和照度均匀度的因子进行研究与分析,同时运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,进而优化灯具的各项结构参数,设计出一款均匀度95.87%、最大照度39 870 lx无导光板LED平板灯。结果表明:该平板灯的效果达到甚至超过目前市面上的LED平板灯,并且其无导光板的设计可以在很大程度上降低LED平板灯的生产成本;此外,将Taguchi方法引入平板灯的设计简化了设计流程。     

用于手机背光模组的轮廓渐变V-槽形自由曲面结构的新颖设计

目前，市场上流行的手机背光源的导光板基本上为单面网点(球型微透镜阵列)的结构。文章介绍了一种新型手机用导光板的设计，其采用一面为网点结构，另一面为轮廓渐变的V-槽形结构的自由曲面，以使导光板的配光更加合理。模拟结果显示，导光板照度比单面网点的导光板要高出1倍左右。采用这样的结构，背光模组中至少可以少用一层3M公司的增亮膜(棱镜膜)．倬背光樽组的成本有效降低．     

导光板网点设计与优化

在实际生产中,为了减少任意数目LED作为光源的背光模组中导光板网点设计的改版次数,削减开发时间成本,提出一种新的关于任意数量LED作光源、矩形侧入式导光板网点分布设计的理论方法。在此方法的基础上,应用TracePro软件建立导光板仿真模型,输入理论计算公式,并利用光线追踪功能,得出初步的仿真照度图,并最终利用TracePro平台中的Texture Optimizer优化模块,对初步理论计算设计所得网点分布进一步优化。在3颗LED作为光源的模型中,优化后均匀度达到87%,符合国家标准。     

Design of an efficient projector for LED flat lamp without light guide plate

An efficient LED projector is designed for the LED flat lamp without light guide plate （LGP）, in order to get high-efficiency lighting capablility and low cost of LED flat lamp. By employing refraction and total reflection, uni- form intensity distribution of the emergent light and high-efficiency lighting capablility are achieved. The simulation results show that the output efficiency and intensity distribution on LED flat lamp panel depend on the distance be- tween projector and output panel, the rotation angle of the projector and the gap between projector and LED. It per- forms well in both lighting efficiency and uniformity, while a distance of 5 mm, a rotation angle of 2° and a gap of 1.2 mm are used with the panel size of 240 mm×360 mm in the LED flat lamp without LGP. And 96.6% of optical uni- formity is achieved.     

侧入式无导光板LED平板灯的设计与实现

针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高等缺点,设计了一种无LGP窗式结构的新型LED平板灯,介绍了设计结构模型和光学模型。采用柱面透镜将侧面入射的LED发散光束会聚在出光面板上,并通过掠射和叠加方法实现出光面板的照度均匀性。分析了LED阵列之间的距离、LED灯珠的投射角以及LED阵列中LED的间距对辐射照度分布均匀性的影响,利用九宫格取值法和TracePro软件对所设计的LED平板灯进行参数优化。模拟和实验结果表明,当LED平板灯单窗格面积为240mm×300mm、厚为15mm以及平凸柱面透镜的曲率半径为4mm时,优化后的LED灯珠投射角为4°左右,LED平板灯出光面板上的照度均匀度可达85%以上,理论仿真结果与实验结果相一致。     

Edge-Lighting Light Guide Plate Based on Micro-Prism for Liquid Crystal Display

We designed an edge-lighting light guide plate (LGP) based on a micro-prism structure for liquid crystal display. Its top and bottom surfaces have micro-prisms, and a layer of high reflection film is coated on the bottom surface. The principle of the LGP was analyzed. The optical simulation tool ASAP was used to calculate the apex angle and height of the micro-prism on the top of the LGP, the apex angle of the micro-prism on the bottom of the LGP and the emitting angle dependent luminous flux of the LGP. By adjusting the width of micro-prisms on the bottom, the LGP achieved uniform luminance. A 12-in LGP based on a micro-prism structure as an example was designed. The results proved that the LGP based on a micro-prism structure is thin and simple with uniform luminance and high efficiency.      

一种导光板网点分布懿计算方法与仿真

导光板网点的分布决定着背光源出光的亮度均匀度。文章通过对导光板中光的传输过程的分析,同时根据LED照度分布,推导出一种网点分布的计算方法,并对仿真结果进行了分析。     

基于图像处理技术的激光直写导光板网点设计

为了快速高效地设计出输出表面照度均匀的导光板,采用了基于灰度图像处理技术的导光板网点设计方法,并利用TracePro光学模拟软件对2个LED单边入射的模型进行了理论分析和模拟验证,取得了模拟导光板表面照度值.结果表明,此方法设计的导光板输出照度均匀度可达86.7%,符合国际照明委员会(CIE)标准,经局部修改后均匀度可进一步提高到91.9%.该方法能够有效地设计出表面照度均匀的导光板.     

大尺寸LED背光源网点的设计及优化(英文)

基于白光LED侧入式背光结构,设计了多光源四边入射、导光板厚度为4mm、对角线为1.066 8m的液晶背光模组,采用导光板底面印刷网点的方法导出光线。针对大尺寸导光板网点设计复杂、计算机辅助设计中光线模拟耗时的缺点,采用简化的光源仿真模型,减少了仿真计算时间,网点在实际模型下依然有效;同时采取了网点自动优化技术,通过优化使导光板的效率和均匀度达到最理想的状态,亮度均匀度达到了90%,光能利用效率在50%左右。采用相同方式设计了对角线为1.422 4m的液晶背光模组,亮度均匀度可达90%,光能利用率在50%左右,总耗时1h,较普通方法减少了优化时间。