一种导光板及其网点设计方法

本发明涉及导光板，特别是涉及一种导光板及其网点设计方法。

背景技术：

1、液晶材料自身不发光，需要背光提供照明光线。为了减少背光模组的厚度，通常将发光二极管（light emitting diode，led）放在液晶屏的侧边，就需要导光板将led发出的光线从平行于液晶屏方向转为垂直于液晶屏方向。导光板对光线的转向功能是通过表面的网点实现的。光线进入导光板后，通过网点破坏光线在导光板内部的全反射。网点的形状对于亮度和照明面光源的均匀性等具有较大影响。

2、现有的导光板网点通常为圆台、棱锥、棱柱、椭球等，通常是通过一次性加工形成一个连续的光线调控面，通过实际样品的效果对形貌进行不断改进，以提升亮度和均匀性。但其光线调控面都是连续的，或是一个斜面，或是一个半球面。而且网点的设计不结合led的发光特性、位置、尺寸等，具有效果差、改版成本高、开发周期长的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种导光板及其网点设计方法，结合led的发光特性、位置、尺寸等对导光板网点进行针对性设计，导光板网点的光线调控面具有多个斜面，能获得较高的亮度和均匀性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种导光板，包括上出光面、下出光面和入光面，所述上出光面或下出光面上布置多个网点，所述网点为凹点或凸点，所述网点包括顶面、底面和光线调控面，所述网点由顶面、底面和光线调控面围成，所述光线调控面由多段不同倾角的斜面组成，每段斜面的倾角根据led发光特性、位置、尺寸、基于折射定律及能量叠加原理设计得到。

4、进一步地，所述顶面和底面对应网点的长边直径范围20μm~65μm，短边直径范围0μm~25μm。

5、进一步地，所述网点为凹点时，所述凹点的深度为5μm~25μm，所述网点为凸点时，所述凸点的高度为5μm~25μm。

6、本发明还提供一种导光板的网点设计方法，应用于上述的导光板，根据led发光特性、位置、尺寸、基于折射定律及能量叠加原理设计光线调控面的斜面的倾角，具体包括以下步骤：

7、s1，设定单个网点的长边直径为l1，短边直径为l2，网点斜面分段数为n，则网点斜面每段的横向固定距离；每段之间的交点为pn，n=0~n-1，第n段斜面的倾角为αn；

8、s2，设定起始网点到导光板侧边的距离为ddot，led到导光板侧边的距离为dled；

9、s3，设定led光源的高度为hled，导光板厚度为hlgp；

10、s4，将led光源离散为m个点光源，每个点光源标记为ledm，m=1~m；

11、s5，设定第m个led点光源发出的光线到达网点第n个交点的光线出射角为θmn，进入导光板的位置为pmn；pmn到pn的垂直距离为pmn1；pmn到ledm的垂直距离为pmn2；该光线与水平方向夹角为βmn；

12、s6，设定导光板的折射率为n1，空气的折射率为n0；依据折射定律求得全反射角γ；

13、s7，将m=1~m带入如下公式（1）进行循环，得到第一段斜面的倾角α0的范围，标记为（α0min，α0max）；

14、；

15、s8，将（α0min，α0max）离散化，每个离散角度标记为α0k，得到：

16、；

17、s9，对于每个α0k，计算每个led点光源达到第一段最上点和最下点的角度，判断是否满足全反射，累加满足全反射光线的能量，能量最大时的α0k则为第一段的倾角；

18、s10，重复步骤s7-s9，确定每段斜面的倾角。

19、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的导光板及其网点设计方法，在导光板的表面设置网点，结合led的发光特性、位置、尺寸等对导光板网点进行针对性设计，导光板网点的光线调控面具有多个斜面，不同斜面的夹角对于光线的调控具有重要的影响，本发明采用数学推导的方式计算出夹角的范围，并根据能量叠加原理确定最佳倾角，在同种密度分布下，使得入射面入射的光源最大程度地从出光面射出，提升亮度的同时有效改善出光均匀性；此外，本发明对光线调控面进行分段设计，可以根据具体的模组参数设计形貌，适用模组范围广，同时能有效提高能量利用率，减少优化过程，缩短研发周期，节约成本。

技术特征：

1.一种导光板，包括上出光面、下出光面和入光面，其特征在于，所述上出光面或下出光面上布置多个网点，所述网点为凹点或凸点，所述网点包括顶面、底面和光线调控面，所述网点由顶面、底面和光线调控面围成，所述光线调控面由多段不同倾角的斜面组成，每段斜面的倾角根据led发光特性、位置、尺寸、基于折射定律及能量叠加原理设计得到。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述顶面和底面对应网点的长边直径范围20μm~65μm，短边直径范围0μm~25μm。

3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述网点为凹点时，所述凹点的深度为5μm~25μm，所述网点为凸点时，所述凸点的高度为5μm~25μm。

4.一种导光板的网点设计方法，应用于权利要求1-3任一所述的导光板，其特征在于，根据led发光特性、位置、尺寸、基于折射定律及能量叠加原理设计光线调控面的斜面的倾角，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种导光板及其网点设计方法，所述导光板包括上出光面、下出光面和入光面，所述上出光面或下出光面上布置多个网点，所述网点为凹点或凸点，所述网点包括顶面、底面和光线调控面，所述网点由顶面、底面和光线调控面围成，所述光线调控面由多段不同倾角的斜面组成，每段斜面的倾角根据LED发光特性、位置、尺寸、基于折射定律及能量叠加原理设计得到。本发明结合LED的发光特性、位置、尺寸等对导光板网点进行针对性设计，导光板网点的光线调控面具有多个斜面，能获得较高的亮度和均匀性。

技术研发人员：冯奇斌,李可敬,吕国强,王梓,俞良,许启民
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11