一种集成微光学导光板及模组的制作方法

一种集成微光学导光板及模组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及显示技术领域，尤其设及一种集成微光学导光板、背光模组及具有该 背光模组的显示装置。
【背景技术】
[0002] 在显示技术领域，背光模组通常被广泛应用于具有显示功能的电子产品，如电视、 显示器、数码相机、电脑、智能手机等。
[0003] 美国3M公司的美国专利US6443583公开了一种典型背光模组，该典型背光模组由 光源、双层正交棱镜膜、扩散膜、导光板、平面反射膜组成，该种典型背光模组由多层光学膜 片组成的结构，会增大光能在其间的损耗，光能利用率不高，亮度偏低，而且结构复杂，组装 不便，成本较高。
[0004] 申请号CN201010601658.X的中国专利申请公开了一体化微光学背光模组，其由 一体化导光板和光源组成，其中一体化导光板的上表面微结构为非球面半柱状结构，下表 面为微棱镜结构，但是该种微棱镜结构的表面锻有高反膜，与产业现有的工艺不兼容，因此 在产品推广上受到一定的限制。

【发明内容】

[0005] 为克服现有背光模组的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种集成微光学导光 板、背光模组及具有该背光模组的显示装置。
[0006] 一种集成微光学导光板，其具有相对设置上表面和下表面，所述上表面和所述下 表面均设有微结构，所述上表面设有非球面半柱状微结构，是利用微光学、二元光学迭代算 法或其他优化算法设计得到的，其曲面轮廓函数为：
[0007]
[000引其中，y为非球面半柱状微结构宽度坐标，Z为非球面半柱状微结构的高度坐标，H为非球面半柱状微结构的中间高度，C为曲率，k为圆锥系数，a1~a6为函数的系数。
[0009] 本发明一较佳实施方式中，所述下表面设有和所述上表面的非球面半柱状微结构 正交的微棱镜结构。
[0010] 一种背光模组，包括光源、反射膜及集成微光学导光板，所述集成微光学导光板的 下表面和所述反射膜相对，所述集成微光学导光板的上表面和下表面均设有微结构，所述 集成微光学导光板的上表面设有非球面半柱状微结构，是利用微光学、二元光学迭代算法 或其他优化算法设计得到的，其曲面轮廓函数为：
[0011]
[0012] 其中，y为非球面半柱状微结构宽度坐标，z为非球面半柱状微结构的高度坐标，H 为非球面半柱状微结构的中间高度，C为曲率，k为圆锥系数，a1~a6为函数的系数。
[0013] 本发明一较佳实施方式中，所述集成微光学导光板的下表面设有和所述上表面的 非球面半柱状微结构正交的微棱镜结构。
[0014]本发明一较佳实施方式中，所述微棱镜结构为内凹型微棱镜结构，其中相邻微棱 镜的间距AX与当前位置的微棱镜及所述光源的距离X满足W下式子：
[0015] A X = A+B ? X+C ? x]，
[0016] 其中，X为当前位置的微棱镜和所述光源的距离，Ax为当前位置的微棱镜和远离 所述光源方向的下一个微棱镜间的距离。
[0017] 本发明一较佳实施方式中，所述内凹型微棱镜结构的底宽为50ym，近光源角a =50。，远光源角0 = 90。。
[0018] 本发明一较佳实施方式中，所述微棱镜结构为外凸型结构，其底宽为50ym，近光 源角a=65。，远光源角0 =45。。
[0019] 本发明一较佳实施方式中，所述集成微光学导光板的上表面的非球面半柱状微结 构的底宽W取值范围为30ym~185ym，高度H取值范围为15ym~90ym。
[0020] 本发明一较佳实施方式中，所述光源为LED光源。
[0021] 一种显示装置，其包括如上所述的背光模组。
[0022] 相对于现有技术，所述集成微光学导光板集成微结构，能够实现目前典型背光模 组中的双层正交棱镜膜、扩散膜及导光板的功能，可W有效提高光能利用，且结构简单、组 装简便，同时又能与目前的工艺相兼容，符合产业要求，便于推广应用。所述背光模组及显 示装置结构简单，易于实现。
【附图说明】
[0023]图1为本发明第一实施例提供的背光模组的示意图；
[0024] 图2为图1所示集成微光学导光板的下表面的微棱镜结构为内凹型结构的示意 图；
[0025] 图3为图1所示集成微光学导光板的下表面的微棱镜结构为外凸型结构的示意 图；
[0026] 图4为5. 0英寸的图1所示背光模组的出射光亮度图；
[0027]图5为5. 0英寸的典型背光模组的出射光亮度图。
【具体实施方式】
[002引为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可许多不同的形式来实现，并不限于本文 所描述的实施方式。相反地，提供该些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更 加透彻全面。
[0029]需要说明的是，当元件被称为"固定于"另一个元件，它可W直接在另一个元件上 或者也可W存在居中的元件。当一个元件被认为是"连接"另一个元件，它可W是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语"垂直的"、"水平的"、"左"、 "右"w及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0030] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语"及/或"包括一个或多 个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0031] 请参阅图1，本发明一实施例提供一种背光模组100,包括光源10、平面反射膜20 及集成微光学导光板30,所述集成微光学导光板30的下表面31和所述平面反射膜20相 对，所述集成微光学导光板30的上表面33和下表面31相对，且均设有微结构，所述集成微 光学导光板30的上表面33设有非球面半柱状微结构331，是利用微光学、二元光学迭代算 法或其他优化算法设计得到的，其曲面轮廓函数为：
[0032]
[0033] 其中，y为非球面半柱状微结构331的宽度坐标（横坐标），Z为非球面半柱状微 结构331的高度坐标（纵坐标），H为非球面半柱状微结构331的中间高度，C为曲率，k为 圆锥系数，a1~a6为函数的系数。
[0034] 本实施例中，所述集成微光学导光板30的上表面33上设置的非球面半柱状微结 构是利用微光学、二元光学迭代算法或其他优化算法设计得到的，经过迭代优化后，得到非 球面半柱状微结构331的曲面轮廓函数的系数如表1所示，经验证，所述背光模组1 00相应 地出射面接收到的能量可提高到初始结构时的1. 38倍。
[0035] 表1优化后的非球面半柱状微结构曲面轮廓函数的系数
[0036]
[0037] 优选地，所述非球面半柱状微结构331的底宽W取值范围为30ym~185ym，高度 H取值范围为15ym~90ym。
[003引所述集成微光学导光板30的下表面31设有和所述上表面33的非球面半柱状微 结构331正交的微棱镜结构311，微棱镜结构311的底宽为50微米，近光源角a、远光源角 0，请一并参阅图2和图3。
[0039] 本实施例中，所述微棱镜结构311为内凹型微棱镜结构，如图2所示，其中相邻微 棱镜的间距AX与当前位置的微棱镜及光源的距离X满足W下式子：
[0040] Ax=A+B?X+C?又2，
[0041] 其中，X为当前位置的微棱镜和所述光源的距离，Ax为当前位置的微棱镜和远离 所述光源方向的下一个微棱镜间的距离。
[0042]优选地，内凹型微棱镜结构中微棱镜结构311的近光源角a=50。，远光源角0 =90° 〇
[0043] 本发明另一实施例中，所述微棱镜结构311为外凸型结构，如图3所示，其微棱镜 结构311的底宽为50ym，近光源角a=65。，远光源角e=45。。
[0044] 本实施例中，所述光源10为LED光源。
[0045] 对于所述背光模组100,实验证明，当A= 5. 85234、B= -0. 03619、C= 9. 5729X1(T5时，其亮度均匀性达到最佳，光能利用率可高达88. 16 %，平均照度为 8169. 081UX，平均亮度为5323. 8化it,亮度均匀性达91. 02%。请参阅图4和图5,分别为 5. 0英寸的所述背光模组100的出射光亮度图和典型背光模组的出射光亮度图，可知，所述 背光模组100的出射光亮度较高，且亮度均匀性较好。
[0046] 与典型背光模组相比较，本发明的技术方案在仿真参数上的优势如下表2所示， 显然，本发明提供的所述背光模组100在光能利用率及平均照度方面具有较为明显的优 势。
[0047] 表2本发明背光模组和典型背光模组的仿真比较
[0048]
[0049] 而与一体化导光板相比较，I本发明提供的所述集成微光学导I光板30由于无需锻 高反膜，因此可与产业现有的工艺相兼容，符合产业要求，便于推广应用。
[0化0] 本发明还提供一种显示装置，其包括所述的背光模组100。可W理解的是，所述显 示装置可W用于各种电子产品，如电视、显示器、数码相机、电脑、智能手机等。
[0051]相对于现有技术，所述集成微光学导光板30上表面33和下表面31分别集成微 光学结构331、311，能够实现目前典型背光模组中的双层正交棱镜膜、扩散膜及导光板的功 能，可W有效提高光能利用，且结构简单、组装简便，同时又能与目前的工艺相兼容，符合产 业要求，便于推广应用。所述背光模组100和显示装置结构简单，易于实现。
[0052]W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，该些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种集成微光学导光板，其具有相对设置上表面和下表面，其特征在于，所述上表面 和所述下表面均设有微结构，所述上表面设有非球面半柱状微结构。2. 如权利要求1所述的集成微光学导光板，其特征在于，所述上表面设有非球面半柱 状微结构的曲面轮廓函数为：其中，y为非球面半柱状微结构宽度坐标，z为非球面半柱状微结构的高度坐标，H为非 球面半柱状微结构的中间高度，c为曲率，k为圆锥系数，α?~α6为函数的系数。3. 如权利要求1所述的集成微光学导光板，其特征在于，所述下表面设有和所述上表 面的非球面半柱状微结构正交的微棱镜结构。4. 一种背光模组，包括光源、反射膜及集成微光学导光板，所述集成微光学导光板的下 表面和所述反射膜相对，其特征在于，所述集成微光学导光板的上表面和下表面均设有微 结构，所述集成微光学导光板的上表面设有非球面半柱状微结构。5. 如权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述集成微光学导光板的上表面设有 非球面半柱状微结构的曲面轮廓函数为：其中，y为非球面半柱状微结构宽度坐标，ζ为非球面半柱状微结构的高度坐标，H为非 球面半柱状微结构的中间高度，c为曲率，k为圆锥系数，α?~α6为函数的系数。6. 如权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述集成微光学导光板的下表面设有 和所述上表面的非球面半柱状微结构正交的微棱镜结构。7. 如权利要求6所述的背光模组，其特征在于，所述微棱镜结构为内凹型微棱镜结构， 其中相邻微棱镜的间距△ X与当前位置的微棱镜及所述光源的距离X满足以下式子： Δχ = Α+Β · x+C · X2， 其中，X为当前位置的微棱镜和所述光源的距离，△ X为当前位置的微棱镜和远离所述 光源方向的下一个微棱镜间的距离。8. 如权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述内凹型微棱镜结构的底宽为 50 μm，近光源角α =50°，远光源角β =90°。9. 如权利要求6所述的背光模组，其特征在于，所述微棱镜结构为外凸型结构，其底宽 为50 μm，近光源角α =65°，远光源角β =45°。10. 如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述集成微光学导光板的上表面的 非球面半柱状微结构的底宽W取值范围为30 ym~185 μπι，高度H取值范围为15 ym~ 90 μ m〇11. 如权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述光源为LED光源。12. -种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求4~11任一项所述的背光模组。
【专利摘要】本发明提供一种集成微光学导光板，其具有相对设置上表面和下表面，所述上表面和所述下表面均设有微结构，所述上表面设有非球面半柱状微结构。所述集成微光学导光板集成微结构，能够实现目前典型背光模组中的双层正交棱镜膜、扩散膜及导光板的功能，可以有效提高光能利用，且结构简单、组装简便，同时又能与目前的工艺相兼容，符合产业要求，便于推广应用。本发明另外提供一种背光模组及显示装置。
【IPC分类】G02B27/00, G02B6/00
【公开号】CN104880761
【申请号】CN201510295538
【发明人】徐平, 罗统政, 张旭琳, 苏志杰, 黄燕燕
【申请人】徐平, 深圳大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月2日