雙層復合微結構體散射導光板光學性能的研究.pdf

1、導光板(LGP，Light Guide Plate)的作用是將線光源轉化為面光源，隨著LED產業(yè)發(fā)展，市場對導光板的要求趨向于精細化和多元化。但是目前導光板的加工方法都有一定缺陷，這些缺陷是:加工尺寸固定、工藝復雜、間歇生產、易造成環(huán)境污染等。因此改善導光板的加工方法對導光板的應用有重要意義。
　　本文提出利用共擠方法生產雙層復合微結構體散射導光板（下稱復合導光板）。該方法將微結構與散射粒子結合，以綜合提高導光板的平均照度、照度偏

2、差和光通量等光學性能。實驗以PMMA為基材，散射母粒為添加劑，利用連續(xù)共擠壓印的方法制備出雙層復合微結構體散射導光板。其中，根據(jù)導光板各層添加散射母粒的濃度不同，共得到六種實驗方案。根據(jù)導光板在LED面板燈中與反射板以及LED光源的相對位置，得到四種不同的安裝方向。通過分析得到1）不同安裝方向對導光板光通量影響不大;2)散射粒子濃度對照度均勻性和光通量的作用是相反的，低濃度散射粒子更利于提高照度均勻性;3）平面層不含有散射粒子時更利于光

3、線的傳導，復合導光板的設計關鍵是應保證一部分光線沿光源方向傳播，以提高照度均勻性。利用light tools模擬上述實驗方案A/B和方案B/B，經分析得到模擬與實驗結果基本一致，可以利用light tools模擬代替實驗分析。
　　本文利用light tools模擬分析了V-Cut微結構的高度、頂角和間距以及半柱形微結構的高度、半徑和間距對導光板光學性能的影響。通過分析可知1）V-Cut微結構的高度幾乎對導光板的各光學性能沒有影響

4、;增大微結構的頂角，導光板的平均照度、光通量以及照度偏差均有很大增加;增大微結構間距，導光板的平均照度變化幅度小，照度偏差先減小后增加，光通量呈增大趨勢。由此可知，若導光板表面添加V-Cut微結構，微結構的頂角對導光板的光學性能影響最大，微結構高度對導光板光學性能幾乎沒有影響。若要綜合提高導光板的導光板性能，首先要選定微結構的頂角，其次通過調節(jié)微結構間距增加提高導光板的照度均勻性。通過模擬最好的微結構參數(shù)為H=0.2mm，頂角為50度，

5、微結構間距D=0.9mm。2）隨著半柱形微結構的高度增加，導光板的平均照度下降，照度偏差先增加后減少，光通量下降;隨著微結構半徑增加，導光板的平均照度增加，照度偏差先保持平穩(wěn)后急劇增加，光通量增加;隨著微結構間距增加，導光板的平均照度變化幅度小，照度偏差先增加后減小，光通量稍有浮動。由此可知，若導光板表面添加半柱形微結構，微結構的高度對導光板的光學性能影響最大。若要綜合提高導光板的導光板性能，首先要選定微結構的高度，其次通過調節(jié)微結構間

6、距和半徑增加提高導光板的照度均勻性。通過模擬最好的微結構參數(shù)為H=0.08mm，半徑為0.15mm，微結構間距D=0.9mm。
　　本文利用light tools分析散射粒子的折射率、直徑和濃度對導光板的光學性能的影響。其中，1）通過對散射粒子折射率的分析，發(fā)現(xiàn)當散射粒子折射率接近導光板的折射率時，導光板的綜合光學性質差，隨著散射粒子折射率與導光板折射率差距增大，導光板的綜合光學性質先提高后下降。當散射粒子折射率為1.42和1.5

7、5時，導光板的綜合光學性質較好;
　　2)隨著散射粒子直徑的增加，導光板的整體照度增加，導光板的照度均勻度先上升后下降，光效利用率增加。當散射粒子直徑為3μm時，導光板的綜合光學性質最好;3）隨著散射粒子濃度的增加，導光板的整體照度增加，導光板的照度均勻度先上升后下降，光效利用率增加。當散射粒子濃度為30000/mm3時，導光板的綜合光學性質最好。
　　通過研究微結構和散射粒子對導光板光學性能的影響，為今后研究復合導光板提供