张会均

摘 要：文章对国内外企业在导光板图案化结构设计上的专利申请进行了统计，并对图案化结构设计的发展进行了深入分析，为我国企业在导光板均匀出光方向上的研发和专利申请具有重要的参考意义。

关键词：背光模块；导光板；图案；网点；微结构

中图分类号：TN27；TM923.01 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0031-02

1 概 述

液晶显示器（LCD）为非发光性装置，需要借助于背光模块才能达到显示的功能。背光模块泛指可以提供面光源的组件，基本上由光源、导光板和光学片三大部分组成。其中，导光板是背光模块里的一个重要组件， 它的作用是引导光的散射方向，用来提高亮度和控制亮度的均匀性，因此，导光板的设计与制造是背光模块的关键技术之一。常用的背光模块分为侧入式和直下式。近年来，在薄型化、轻量化即低耗能化的潮流下，侧入式背光模块的优势逐渐明显，中小型尺寸面板多采用侧入式设计。而对于测入式，其入射光在导光板中传播的过程中，随着与光源距离的渐远，光强大幅度减弱，导致距光源距离较远出的光亮度与靠近光源处的光亮度存在较大差异，使得整个面状光源的出光不均匀，而导光板出光面亮度的均匀性对背光模块尤为重要，由此侧入式中导光板的设计和制造技术成为当前和今后的研究热点。本文通过对专利数据库中导光板结构设计相关的文献进行分析，为其进一步发展提供参考。

2 导光板的光学原理

光源发出的光进入导光板，利用全反射原理向另一端传导，也就是说光线在导光板中自然传输过程中，由于全反射，光线将在导光板内向前传播而不能够从导光板的上表面出射，所以需要在导光板的下表面设置具有一定排布规律的图案——散射网点或微结构，通过散射网点和微结构的散射作用，破坏光线在导光板内的全反射，是光线能够均匀的从导光板的上表面出射，从而将点光源或线光源转化为面光源。

导光板图案化的方式有很多种，常见的主要有以下几种：

①扩散网点。

在导光板的底部制作扩散网点，扩散网点利用点的散射原理，当光线入射到扩散网点时，会将一条光线散射成多条光线，这些散射光线一部分会射出导光板，另一部分则会继续反射，直至遇到下一个扩散网点，重复散射过程。扩散网点的排列方式有多种，但主要以阵列排列和随机排列为主。

②微结构。

在导光板的上表面或是下表面加入微结构是导光板中常用的方法，一般分为上微结构和下微结构两种，微结构常设计为三角锥状或棱锥状。在下微结构方法中，常在导光板底面下方设置一反射片或是反射膜，当入射光的角度大于临界角时，光线被反射到出光面（即上表面），当入射角小于临界角时，光线穿透微结构射到下方的反射片或反射膜上，被反射回导光板中。

③微光栅。

在导光板的上表面或是下表面用微光栅代替扩散网点或微结构，光栅型导光板利用光栅的衍射特性，可以很好的控制出射光的角度，从而可以获得很好的均匀度。

3 导光板图案化设计专利分析

在导光板图案化发展初期，有关图案形状设计的申请较多。如立碁电子工业股份有限公司申请了一种面状光源[1]，该面状光源可以利用分布在导光板下表面的具有不同反射能力的第一微结构112和第二微结构116或118，以使其所提供的光源均匀化；其第一微结构可为彼此平行的条形棱镜，第二微结构可为角锥体或半球体，如图1所示。

随着研究的不断深入，研究人员发现，导光板上图案化的形状对光散射影响不大，而图案的排布规律则很大程度上影响着导光板出光面的光的均匀度和亮度。如鸿富锦精密工业（深圳）有限公司和清华大学申请的一种导光板以及使用该导光板的背光模组[2]，在该导光板的底面上具有呈圆弧状分布的网点结构2230，且在不同圆弧上的网点密度随着远离导光板的入光面221而增大，如图2所示。而苏州向隆塑胶有限公司申请了一种可使背光模块发光均匀化的结构和方法[3]，其核心在于在导光板的底面上设置多个光学微结构单元14，该微结构单元在导光板上的分布密度随着与光源2距离的增加而增大，网点分布密度的这种变化，使得远离光源出的光的散射增强，进而有效的抑制出光亮度的不均匀性，如图3所示。

随着研究的不断深入，有研究者认为：由于受导光板端面反射位置影响，其光量密度分布与光源距离不是单纯呈线性递减关系，而使呈抛物线型分布，因此导光板上图案化网点或微结构单纯的随着远离光源而由小变大或有疏到密，并不能满足面光源光均匀度的要求。如富士胶片株式会社申请的一种面状照明装置[4]，在导光板30的底面上设置有分布密度连续变化的网点图案，且该网点的分布密度随着与光源52的距离的增加而减小，然后再次增大，且该网点的分布密度的最大值所在的位置比分布密度的最小值所在的位置更加远离光入射面。本发明即使使用大而薄的导光板，也能够实现具有较高光利用效率和亮度不均匀性小的光发射，以及将光导引至导光板的深处，实现了均匀分布的亮度分布或者在中心附近范围内较高的亮度分布曲线，如图4、图5所示。

随着提高导光板出光均匀化的研究的不断深入，有研究者提出了将导光板的入光底面上根据LED光源设置位置以及导光板的尺寸划分了若干个区域，在不同区域中设置呈不同疏密程度的方式排布的散射网点[5-9]，例如，每个区域的网点密度与其他区域不同，且在远离所述LED光源设置的位置网点密度逐渐增大，相邻区域之间的网点密度差值也有所增大，以此实现导光板的出光均匀化。

4 结 语

综上所述，随着背光模块向薄型化方向的不断发展，对导光板出光均匀性的要求也不断提高，使得导光板图案化结构设计的研究也随之不断发展——从“单纯的图案化形状的设计”到“图案化分布密度随着与光源距离的增加而增大”再到“图案化结构的分布密度设计为抛物线型”随后发展至根据光源设置位置以及导光板的尺寸分区设置图案化网点密度分布。在薄型化时代中，我国企业也应把握液晶发展新动态，并进一步加大技术创新力度，提高技术专利申请量，并建立核心技术专利池，进一步增强我国在世界液晶领域的主导地位。

参考文献：

[1] 立碁电子工业股份有限公司.面光源以及面光源模块[P].CN10109331

5A.2007.

[2] 清华大学，鸿富锦精密工业（深圳）有限公司.导光板以及使用该导光板 的背光模组[P].CN101750666A.2010.

[3] 苏州向隆塑胶有限公司.背光模块发光均匀化的结构及其方法[P].

CN101865382A.2010.

[4] 富士胶片株式会社.平面照明设备[P].CN102242879A.2011.

[5] 上海蓝光科技有限公司，彩虹集团公司.侧光式背光源模组[P].CN102

537754A. 2012.

[6] 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司，鸿海精密工业股份有限公司.导光 板及背光模块[P].CN103293588A.2013.

[7] 瑞仪（广州）光电子器件有限公司.导光板、背光源模组及显示装置[P].

CN203799042U.2014.

[8] 苏州向隆塑胶有限公司.导光板及其加工方法[P].CN104360429A.2015.

[9] 京东方科技集团股份有限公司.导光板及其制作方法、阵列基板及其 制作方法和显示装置[P].CN105403950A.2016.