一种双面异向同心圆弧曲线排列的微棱镜阵列导光板的制作方法

本发明涉及一种双面异向同心圆弧曲线排列的微棱镜阵列导光板，尤其是应用双面异向同心圆弧曲线结构的微结构导光板。

背景技术：

LED光源具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长，安全可靠性强等优点。由于LED的体积较小，热量集中，其热流密度远高于普通光源，多个LED叠加放置时，其热量密度更高，导致温度升高，发光强度逐渐降低，严重影响其使用寿命。按照光源入射方式的不同，LED导光板分为直下式和侧入式两种。本发明涉及一种使用双面异向同心圆弧曲线结构的侧入式微结构导光板。侧入式导光板将LED光源放置在导光板左右两侧，布局的调整大大减少LED的使用。目前已有的单面同心圆弧曲线微透镜阵列导光板在适配单侧单个LED发光光源时，存在很严重的照射暗区，大大降低了导光板的光学亮度和出光均匀度。

为了解决现有主流技术的缺点，本发明设计出了一种双面异向同心圆弧曲线排列的微棱镜阵列导光板，采用上下两面对称排布的同心圆弧曲线微棱镜阵列结构，LED光源对称照射，覆盖照射暗区，光源LED灯个数少，导光效率更高，发光均匀度更好。

技术实现要素：

本发明的目的是在保证减少背光源中LED发光光源个数的同时，利用双面异向排列的圆弧曲线微棱镜阵列结构，最大限度的利用LED光源发射的光线，提高导光板的导光效率和出光均匀度，减小背光模组整体的尺寸大小，实现节能环保高效的目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双面异向同心圆弧曲线排列的微棱镜阵列导光板，包括导光板基板，所述导光板基板的左、右两侧设置有作为入光面的左侧面和右侧面，上表面和下表面分别设置有以相应光源位置或所述入光面中心位置为圆心的同心圆弧曲线状规律排列的上表面微棱镜阵列和下表面微棱镜阵列，所述的上表面微棱镜阵列和下表面微棱镜阵列结构完全相同且相互反向设置。

进一步地，所述导光板基板的长度为50~80mm，宽度为50~80mm，相应的LED光源与导光板基板侧面之间的距离为0.5mm~2mm且与所述导光板基板的大小成正比。

进一步地，所述上表面微棱镜阵列和下表面微棱镜阵列的单个微棱镜横截面为非对称的V型沟槽结构，包括靠近相应LED光源的入光侧面和远离相应LED光源的背光侧面，所述入光侧面与法线的夹角大于背光侧面与法线的夹角。

进一步地，所述入光侧面与法线的夹角为60~85°，所述背光侧面与法线的夹角为45~70°。

进一步地，所述上表面微棱镜阵列和下表面微棱镜阵列的各个微棱镜的深度相同或者从相应光源一侧到导光板基板另一侧逐渐线性递增。

进一步地，所述微棱镜阵列结构的深度的取值范围为100~300μm。

进一步地，所述上表面微棱镜阵列和下表面微棱镜阵列的相邻两个微棱镜的间距相同或者从相应光源一侧到导光板基板另一侧依次非线性递减。

进一步地，相邻两个微棱镜的间距的取值范围为50~1000μm。

进一步地，所述导光板基板的材料为光学级亚克力板或石英玻璃板。

相比现有技术，本发明在导光板基板的上下两面分别制作同心圆弧曲线排列的微棱镜阵列结构，保证和光源距离相等的地方，出光面亮度一致，表面的微棱镜阵列两侧面结构，微棱镜的间距，微棱镜的深度按照严格的配光设计，微棱镜凹凸不平的结构破坏了光在导光板内部传输的路径，从而打破了光的全反射条件使光从导光板的上面射出，从而达到导光的效果。由于LED灯本身存在照明发射角，照射暗区自然存在，但是双面异向排列的微棱镜阵列结构互相填补的照明暗区，使得导光板出光面的光学亮度更高，导光均匀度更好。

附图说明

图1为本发明设计的导光板三维形貌示意图。

图2为本发明设计的导光板截面结构示意图。

图3为单个LED光源照射暗区示意图。

图中所示：1-右侧LED光源；2-上表面微棱镜阵列；3-左侧LED光源；4-下表面微棱镜阵列；5-导光板基板；6-照射暗区；7-照射暗区；8-上表面；9-下表面；10-右侧面；11-左侧面；12-入光侧面；13-背光侧面。

具体实施方式

为了更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

如图1所示，一种双面异向同心圆弧曲线排列的微棱镜阵列导光板，包括材料为光学级亚克力板或石英玻璃板的导光板基板5，所述导光板基板5的左、右两侧设置有作为入光面的左侧面11和右侧面10，上表面8和下表面9分别设置有以相应光源位置或所述入光面中心位置为圆心的同心圆弧曲线状规律排列的上表面微棱镜阵列2和下表面微棱镜阵列4，所述的上表面微棱镜阵列2和下表面微棱镜阵列4结构完全相同且相互反向设置。

在导光板基板5的左侧面11和右侧面10分别放置一个左侧LED光源3和右侧LED光源1，右侧LED光源1放置在右侧面10的中心位置，右侧LED光源1正对于右侧面10照射。同样的左侧LED光源3放置在左侧面11的中心位置，左侧LED光源3正对于左侧面11照射。导光板基板5的上表面8为出光表面，其上面加工有以右侧面线中心点o为圆心或者以右侧LED光源1位置为圆心的一系列同心圆弧曲线排列的上表面微棱镜阵列2，上表面微棱镜阵列2由右侧面10开始一直延伸到左侧面11为止。导光板基板5的下表面9为反光表面，其上面加工有以左侧面线中心点为圆心或者以左侧LED光源3位置为圆心的一系列同心圆弧曲线排列的下表面微棱镜阵列4，下表面微棱镜阵列4由左侧面11开始一直延伸到右侧面10为止，并且在下表面9上涂有高反光材料。

如图2所示，右侧LED光源1与右侧面10之间存在间隙L₁，左侧LED光源3与左侧面11之间也存在间隙L₂， L₁和L₂的大小相等，并随导光板基板5尺寸的增大而增大，其取值范围在0.5mm~2mm之间。对于上表面微棱镜阵列2和下表面微棱镜阵列4来说，单个微棱镜由入光侧面12和背光侧面13组成，两侧面采用非对称结构，入光侧面12与法线之间的夹角α始终大于背光侧面13与法线之间的夹角β，入光侧面12与法线之间的夹角α为60~85°，背光侧面13与法线之间的夹角β为45~70°。上表面微棱镜阵列2的微棱镜深度h由右侧面10到左侧面11逐渐线性增大，取值为100~300μm。相邻两个微棱镜之间的间距L₃由右侧面10到左侧面11逐渐非线性减小，取值为50~1000μm。下表面微棱镜阵列4的微棱镜深度h由左侧面11到右侧面10逐渐线性增大，取值为100~300μm。相邻两个微棱镜之间的间距L₄由左侧面11到右侧面10逐渐非线性递减，取值为50~1000μm。上表面微棱镜阵列2和下表面微棱镜阵列4的结构完全相同。本实施例导光效率82.39%，导光均匀度78.45%。

在本发明的另一实施例中，所述上表面微棱镜阵列2和下表面微棱镜阵列4的各个微棱镜的深度相同，所述上表面微棱镜阵列2和下表面微棱镜阵列4的相邻两个微棱镜的间距相同，本实施例的导光效率导光效率71.64% 导光均匀度73.44%。

如图3所示的单个LED光源照射暗区示意图，根据光的传输散射理论，当光从光密介质射入光疏介质时，光的入射角达到一定角度即临界角时，不再有折射光线射出，此时光在光疏介质和光密介质交界面发生全反射。将光源安装在导光板基板两侧时，只有靠近光源的一小块区域没有达到光的全反射条件而使光从板的顶面和底面折射出，大部分的光在在导光板基板内发生全反射而向前传播，所以只有靠近光源的很小的一部分区域发光，而大部分区域没有光射出而呈现较暗的状态，不能实现均光的效果。

图3的右侧LED光源1放置在导光板的右侧，LED光源1发射的光线剖面角密度成lambertian角度分布，并在导光板内向前传输。由于LED光源发射光线成固定角度，使用单面同心圆弧曲线微棱镜阵列导光板时，在靠近右侧面10的出光表面8上存在两个明显的照射暗区6和7，严重影响导光板的导光效率和出光均匀度，其导光效率60.11%，导光均匀度68.31%。为了覆盖掉出光表面8上的照射暗区6和7，本发明设计使用双面异向同心圆弧曲线微棱镜阵列结构，上下两面同心圆弧曲线微棱镜相互补充暗区光线，提高导光板的导光效率和出光均匀度。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。