一种光学点及导光板的制作方法

本发明涉及平面光源技术领域，特别涉及一种光学点及导光板。

背景技术：

平板灯或液晶显示器(LCD)等平面光源的背光模块(BLU))常用白光 LED的混光架构，其是由LED芯片发出波长约为400nm～500nm的蓝色光，中心波长约为465nm，并在芯片外围覆盖一层荧光粉结构材料，经由蓝光激发荧光材料发出黄色光，再与直接透过的蓝色光混合形成白色光。LED 发光呈现是一种点光源型态，想要将点光源转换为平光源型态，如附图1 所示，需应用平面导光板的全反射传导光线，再利用导光板上的光学点破坏全反射，将光线折射或反射出导光板，在平面导光板上呈现整面均匀的出光状态。

如附图2所示，新型量子点(QD,Quantum Dots)平面光源是使用蓝色光源通过导光板成为均匀面光后，在平面蓝光上加一层量子点膜片(QD film)，使蓝光转换为白光。

如附图3所示，导光板材质为高分子塑料，光学材料的折射率随着波长而变化称为色散(dispersion)，对于可见光(波长为380nm～700nm)，基于波长的不同吸收率不同，折射率呈现递减趋势。由于白光LED的光谱分布主要由2个波段峰值组成，当光线通过导光板时，在蓝色光波段对应导光板折射率大于平均值，黄色光波段对应导光板折射率小于平均值，故蓝色光的损失高于黄色光。

光线在导光板中传导会产生损失，会随着传导距离变长使光效率下降，使用Tracepro模拟软件后计算光效比结果如附图4所示。在相同的导光板材料上使用不同光谱LED光源，光效不同，采用白光LED时，平均光效 52.8％，采用蓝光LED时，平均光效53.5％，比较传导距离光效率分布曲线，由图4可知以光传导距离中心为基准,白光在导光板内传导由光传导距离小到光传导距离大即从入关面到反入光面的光效平均差值为5.6％，蓝光的光效平均差值为6.6％，蓝光的传导距离影响光效率大于白光。

如图5所示，导光板光学面的名称定义为入光面、反射面、出光面、反入光面及侧面。传统导光板的出光面结构为镜面，其具有均匀分布的微结构，这种结构的出光面导光板的光学优势是，可直接将导光板内传导的光依据表面曲度改变传导方向，导光板出光面微结构形状是依据设计及制程予以定义，附图6为一种出光面的微结构形状图。

导光板的光学设计主要是规划反射面上设置的破坏全反射的光学点分布，设计微结构导光板必需依据该结构特性所产生的光学效应分析，即导光板内传导的光强度分布、导光板自然出光、调整出导光板的光线角度。在分析导光板因出光面结构影响之后，再进行反射面光学点，以减小光线在导光板中传导损失，以及获得辉度合适的出光。因此反射面光学点是极为重要的发展技术。

基于此，现有技术确实有待于改进。

技术实现要素：

本发明需解决的技术问题是提供一种光学点，以及采用这个光学点的导光板。

为了解决上述问题，本发明提供一种光学点，其采取的技术方案如下：

一种光学点，包括：

边缘区域，所述边缘区域凸出所述光学点所在平面；

内部区域，所述内部区域紧邻所述边缘区域且设置在所述边缘区域内部，所述内部区域相对于所述边缘区域凹陷设置。

进一步地，所述边缘区域和所述内部区域交接处平滑过渡，且所述光学点正视为水滴形。

进一步地，所述光学点表面轮廓为连续渐进的曲面。

进一步地，白光源时，白光传导距离0～300mm为入光区，300～400mm 为中间转折区，400mm以后为线性区，以入光区为初始值1，所述入光区光学点面积比例变化率为1～1.59倍，所述中间转折区面积比例变化率 1.59～2.2倍，所述线性区面积比例变化率y＝0.0044x+0.23+k，其中，y可以有±10％偏移，y为倍率，x为光传导距离，k为曲线接续常数。

进一步地，蓝光源时，蓝光传导距离0～200mm为入光区，200～300mm 为中间转折区，300mm以后为线性区，以入光区为初始值1，所述入光区光学点面积比例变化率为1～1.28倍，所述中间转折区的光学点面积比例变化率1.28～1.59倍，所述线性区的光学点面积比例变化率y’＝0.0063x’ -0.38+k’，其中，y’可以有±10％偏移，y’为倍率，x’为光传导距离， k’为曲线接续常数。

本发明还公开了一种导光板，其包括上述的光学点。

进一步地，所述光学点设置在导光板的反射面上。

本发明的有益效果是：

本发明通过将光学点的边缘区域和内部区域凹凸布置，光入射在光学点表面时即会破坏全反射产生折射及反射，实现了光线传导损失小，光线辉度良好的优点，通过设置水滴形且平滑过渡，进一步减少光学漫射损失，达到透光均匀的效果。

附图说明

图1为现有技术的导光板均匀出光状态图；

图2为现有技术的新型量子点平面光源示意图；

图3为导光板材料在不同波长的光学特性曲线图；

图4为导光板中光传导距离和光效比曲线图；

图5为一种导光板的结构示意图；

图6为现有技术的一种出光面的微结构形状图；

图7为本实用新型一实施例的光学点正视图；

图8为图7的剖视图；

图9为本实用新型又一实施例中白光状态下的分区图；

图10为本实用新型又一实施例中蓝光状态下的分区图；

图11为本实用新型又一实施例的辉度分布状态图。

其中：1、入光面，2、出光面，3、反射面，4、反入光面，5、侧面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图5所示，本实用新型一实施例提供的一种光学点，其设置在导光板上，该导光板包括入光面1、出光面2、反射面3、反入光面4、侧面5，其中，所述反射面上设置光学点，所述光学点包括边缘区域和紧邻且设置在所述边缘区域内部的内部区域，所述边缘区域凸出所述反射面，所述内部区域相对于所述边缘区域凹陷设置。本实施例通过将光学点的边缘区域和内部区域凹凸布置，光入射在光学点表面时即会破坏全反射产生折射及反射，实现了光线传导损失小，光线辉度良好的优点。

优选地，如图7所示，在上述实施例的基础上，所述边缘区域和所述内部区域交接处平滑过渡，且所述光学点正视为水滴形。优选地，所述内部区域凹陷入所述反射面。

上述水滴形的光学点可以通过如下方式得到：应用CO₂激光器激发 10,600nm波长的光打在导光板上，造成板上表面缺口即导光点原型，然后控制激光的平均功率，以及通过移动激光器的位置及速度，以使形成需要大小和形状的水滴形导光点。

水滴形光学点是表面光滑的光学结构,光学点表面轮廓是连续渐进的曲面，其剖面结构如图8所示，导光板内的光入射在光学点表面时即会破坏全反射产生折射及反射，因导光点是连续光滑表面，故有光学漫射损失较少的优点。通过光学点的面积大小可以控制整面的光学分布，以达到画面均匀的目标。

具体的设计方案如下：

首先，根据光由入光面传导到反入光面，光的效率损失，获得光在导光板内传导的效率分布曲线图，分析该效率分布曲线图，在接近入光面的曲线有一段平缓区，定义为入光区；曲线产生极值拐点的区域定义为中间转折区；该效率曲线经过极至拐点后，呈线性分布，将该区域定义为线性区。

对于半圆柱状微结构(Lenticular)导光板，当白光源时，光学点布置于反射面，如图9所示，依据光传导距离与光效比曲线，定义白光传导距离 0～300mm为入光区称为A区，300～400mm为中间转折区称为B区，400mm 以后为线性区称为C区。将导光板导光轴即入光面到反入光面长度定义为 L,将L分为3段区域即A区,B区与C区。当白光源时，以A区为初始值1，作为最小基准，光学点面积比例变化率为1～1.59倍，B区变化率1.59～2.2 倍，C区变化率遵循倍率y＝0.0044x+0.23+k，其中，y可以有±10％偏移， y为倍率，x为光传导距离，k为曲线接续常数。

当蓝光源时，如图10所示，蓝光传导距离0～200mm为入光区称为A’区，200～300mm为中间转折区称为B’区，300mm以后为线性区称为C’区。以A’区为初始值1，光学点面积比例变化率为1～1.28倍，B’区变化率 1.28～1.59倍，C区变化率遵循倍率y’＝0.0063x’-0.38+k’，y’可以有±10％偏移，y’为倍率，x’为光传导距离，k’为曲线接续常数。

上述实施例中，导光点面积比可以自由定义初始点最小值，配合光效损失在导光板内分布，由规划的A区开始定义导光轴的面积比，到B区时光效损失开始转折，C区将剩余光能量用完。优势在于利用导光点面积比的变化率可以定性导光板光学辉度分布，如图11所示，使用蓝光LED光源的设计方案导光板，安装于白光LED光源模块，中央辉度正规化后的辉度分布状态，光学辉度趋势分布为中央最高，入光与反入光相近且低于中央，如山形分布。本实用新型在光学实际验证上可以在第一版就能得到山形辉度分布与最高的中央值，在减少开发版次方面也有很大的帮助，即具有减少开发时间与成本的优点。

需要指出的是，本实用新型适用的光源至少包括两大类，一种是白光 LED，其波长范围是430nm～700nm,一为蓝光LED波长范围430nm～480nm。进一步地，所述光学点表面轮廓为连续渐进的曲面，通过连续渐进的曲面设计，进一步减少光学漫射损失，光学辉度分布更好，透光效果更加均匀。本发明中提到的面积比例变化率，是指光学点的面积相对于该光学点所在反射面上的平面面积的比例关系。即面积比例变化率等于光学点处粗糙点面积与单位面积的比值。本发明通过定义上述的变化率，使得光线传导损失小，光线辉度良好，通过设置水滴形且平滑过渡，二者相互结合作用，进一步减少光学漫射损失，达到透光均匀的效果。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。