雙層復(fù)合微結(jié)構(gòu)體散射導(dǎo)光板光學(xué)性能的研究.pdf

1、導(dǎo)光板(LGP，Light Guide Plate)的作用是將線光源轉(zhuǎn)化為面光源，隨著LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)導(dǎo)光板的要求趨向于精細(xì)化和多元化。但是目前導(dǎo)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(fù)雜、間歇生產(chǎn)、易造成環(huán)境污染等。因此改善導(dǎo)光板的加工方法對(duì)導(dǎo)光板的應(yīng)用有重要意義。
　　本文提出利用共擠方法生產(chǎn)雙層復(fù)合微結(jié)構(gòu)體散射導(dǎo)光板（下稱復(fù)合導(dǎo)光板）。該方法將微結(jié)構(gòu)與散射粒子結(jié)合，以綜合提高導(dǎo)光板的平均照度、照度偏

2、差和光通量等光學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)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(fù)合微結(jié)構(gòu)體散射導(dǎo)光板。其中，根據(jù)導(dǎo)光板各層添加散射母粒的濃度不同，共得到六種實(shí)驗(yàn)方案。根據(jù)導(dǎo)光板在LED面板燈中與反射板以及LED光源的相對(duì)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?qū)?dǎo)光板光通量影響不大;2)散射粒子濃度對(duì)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(shí)更利于光

3、線的傳導(dǎo)，復(fù)合導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是應(yīng)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(shí)驗(yàn)方案A/B和方案B/B，經(jīng)分析得到模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致，可以利用light tools模擬代替實(shí)驗(yàn)分析。
　　本文利用light tools模擬分析了V-Cut微結(jié)構(gòu)的高度、頂角和間距以及半柱形微結(jié)構(gòu)的高度、半徑和間距對(duì)導(dǎo)光板光學(xué)性能的影響。通過分析可知1）V-Cut微結(jié)構(gòu)的高度幾乎對(duì)導(dǎo)光板的各光學(xué)性能沒有影響

4、;增大微結(jié)構(gòu)的頂角，導(dǎo)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(jié)構(gòu)間距，導(dǎo)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(shì)。由此可知，若導(dǎo)光板表面添加V-Cut微結(jié)構(gòu)，微結(jié)構(gòu)的頂角對(duì)導(dǎo)光板的光學(xué)性能影響最大，微結(jié)構(gòu)高度對(duì)導(dǎo)光板光學(xué)性能幾乎沒有影響。若要綜合提高導(dǎo)光板的導(dǎo)光板性能，首先要選定微結(jié)構(gòu)的頂角，其次通過調(diào)節(jié)微結(jié)構(gòu)間距增加提高導(dǎo)光板的照度均勻性。通過模擬最好的微結(jié)構(gòu)參數(shù)為H=0.2mm，頂角為50度，

5、微結(jié)構(gòu)間距D=0.9mm。2）隨著半柱形微結(jié)構(gòu)的高度增加，導(dǎo)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(jié)構(gòu)半徑增加，導(dǎo)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(jié)構(gòu)間距增加，導(dǎo)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(dòng)。由此可知，若導(dǎo)光板表面添加半柱形微結(jié)構(gòu)，微結(jié)構(gòu)的高度對(duì)導(dǎo)光板的光學(xué)性能影響最大。若要綜合提高導(dǎo)光板的導(dǎo)光板性能，首先要選定微結(jié)構(gòu)的高度，其次通過調(diào)節(jié)微結(jié)構(gòu)間

6、距和半徑增加提高導(dǎo)光板的照度均勻性。通過模擬最好的微結(jié)構(gòu)參數(shù)為H=0.08mm，半徑為0.15mm，微結(jié)構(gòu)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(duì)導(dǎo)光板的光學(xué)性能的影響。其中，1）通過對(duì)散射粒子折射率的分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)散射粒子折射率接近導(dǎo)光板的折射率時(shí)，導(dǎo)光板的綜合光學(xué)性質(zhì)差，隨著散射粒子折射率與導(dǎo)光板折射率差距增大，導(dǎo)光板的綜合光學(xué)性質(zhì)先提高后下降。當(dāng)散射粒子折射率為1.42和1.5

7、5時(shí)，導(dǎo)光板的綜合光學(xué)性質(zhì)較好;
　　2)隨著散射粒子直徑的增加，導(dǎo)光板的整體照度增加，導(dǎo)光板的照度均勻度先上升后下降，光效利用率增加。當(dāng)散射粒子直徑為3μm時(shí)，導(dǎo)光板的綜合光學(xué)性質(zhì)最好;3）隨著散射粒子濃度的增加，導(dǎo)光板的整體照度增加，導(dǎo)光板的照度均勻度先上升后下降，光效利用率增加。當(dāng)散射粒子濃度為30000/mm3時(shí)，導(dǎo)光板的綜合光學(xué)性質(zhì)最好。
　　通過研究微結(jié)構(gòu)和散射粒子對(duì)導(dǎo)光板光學(xué)性能的影響，為今后研究復(fù)合導(dǎo)光板提供