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摘要

集成化导光板下表面微结构分布设计是提高背光模组亮度均匀性的关键因素之一. 本文提出了小尺寸集成化导光板下表面微棱镜二维分布公式, 给出了微棱镜二维分布公式系数与导光板结构参数之间的关系表达式. 将上述公式组直接应用于不同结构参数的小尺寸集成化导光板下表面微棱镜二维分布设计, 无需借助设计人员的经验, 可直接获得亮度均匀性较高时的集成化导光板下表面微棱镜二维分布, 出射光亮度均匀性平均值可达84.94%. 仿真结果表明, 本文提出的微棱镜二维分布公式及系数关系表达式具有重要应用价值, 极大地节省了集成化背光模组的设计优化时间, 对于导光板表面微结构分布设计具有重要的参考价值.

关键词:

Abstract

The design of the microstructure distribution on the bottom surface of the partial integrated light guide plate (PILGP) is one of the key factors to improve the luminance uniformity of the partial integrated backlight module (BLM). In this paper, the two-dimensional micro-prism expressions on the bottom surface of the small-sized PILGP are presented. The two-dimensional micro-prism expressions make the micro-prisms spread out on a two-dimensional scale of the bottom surface of the PILGP. By fitting and analyzing a large number of simulation data, the relationship expressions between the coefficients of the two-dimensional micro-prism expressions and the structural parameters of the PILGP are established. The above expressions are directly applied to the two-dimensional distribution design of micro-prism on the bottom surface of small-sized PILGPs with different structural parameters. Without the help of the designers’ experience and the multiple simulations of the software, the average value of luminance uniformity in the partial integrated BLMs is obtained to be 84.94%. The simulation results show that the two-dimensional micro-prism expressions and coefficient relation-expressions presented in this paper have important application value. Take the 5-inch partial integrated BLM for example. The two-dimensional distribution of the micro-prism on the bottom surface of the PILGP with high luminance uniformity can be obtained directly by using the above expressions. By fine-tuning the coefficients of two-dimensional micro-prism expressions, calculated by the coefficient relation-expressions, the utilization of light energy, illuminance uniformity and luminance uniformity of the partial integrated BLM respectively reach 90.69%, 88.02% and 92.17%, which meet the practical requirements. The optimization and design time of the partial integrated BLM are both greatly saved. Further, the two-dimensional micro-prism expressions on the bottom surface of the PILGP are analyzed and the physical mechanism is explained reasonably. This work is of significance for the distribution design of the microstructures on the surface of the LGP.

Keywords:

作者及机构信息

通信作者:徐平,xuping@szu.edu.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 61275167)和深圳市基础研究计划(批准号: JCYJ20180305125430954, JCYJ20140418095735591, JCYJ20130329103020637)资助的课题.

Authors and contacts

Corresponding author:Xu Ping,xuping@szu.edu.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61275167) and the Shenzhen Research Foundation for Basic Research, China (Grant Nos. JCYJ20180305125430954, JCYJ20140418095735591, JCYJ20130329103020637).

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施引文献

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项目	结构参数
PILGP材料和尺寸	聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA), 116.3 mm × 68.7 mm × 0.5 mm
PILGP上表面结构	高度88.6 μm、宽度180 μm、长度116 mm的ASCMCS单元, 密排
PILGP下表面结构	底宽0.049 mm、长度0.1 mm、α= 50°、β= 90°的内凹型微棱镜单元
LED发光强度和尺寸	6.6646 lm, 朗伯分布, 发散角110°, 1.2 mm × 2.5 mm × 0.4 mm
LED数量和间距	10个, 6.56 mm, 等间距分布于PILGP的短边
平面反射膜	反射率95%

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W/mm	优化B_y	计算B_y	亮度均匀性%
W/mm	优化B_y	计算B_y	优化B_y	计算B_y
42.5	0.24637	0.23627	92.85	90.47
68.7	0.23967	0.24818	94.22	93.81
95.0	0.24983	0.26013	88.66	85.70
108.0	0.26750	0.26604	89.62	91.27
134.2	0.28500	0.27794	85.85	83.53
147.3	0.28410	0.28390	85.72	83.17

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L/mm	计算B_x	计算C_x	亮度均匀性/%
101.1	0.69021	0.020072	81.35
108.7	0.70397	0.020456	88.84
116.3	0.71772	0.020840	81.57
123.6	0.73094	0.021209	80.91
130.8	0.74397	0.021573	85.89
137.9	0.75682	0.021932	80.85
145.1	0.76985	0.022295	86.63

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PILGP尺寸/inch	L/mm	W/mm	亮度均匀性/%
4.7	108.6	66.3	87.52
5.2	119.5	73.1	84.24
5.5	132.3	65.6	91.49
5.8	139.3	69.0	80.05
6.1	146.1	72.4	81.38

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性能参数	微棱镜二维分布优化模式
性能参数	公式组	BPO
光能利用率/%	90.69	92.03
平均照度/Lux	8462.1	8571.0
平均亮度/Nit	6135.4	6394.6
照度均匀性/%	88.02	87.07
亮度均匀性/%	92.17	91.94

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