全微結(jié)構(gòu)一體化背光模組設(shè)計

全微結(jié)構(gòu)T體化背光模組設(shè)計余鴻昊;賈麗麗；李冬磊；陳英;劉碩;楊賢;王伯長;周昊;孫海威【期刊名稱】《《液晶與顯示》》【年(卷)，期】2019(034)010【總頁數(shù)】10頁(P959-968)【關(guān)鍵詞】光線控制;光學設(shè)計;一體化導光板;背光模組【作者】余鴻昊;賈麗麗;李冬磊;陳英;劉碩;楊賢;王伯長;周昊;孫梅威【作者單位】北京京東方顯示技術(shù)有限公司北京100176【正文語種】中文【中圖分類】TN141.91引言隨著薄膜晶體管液晶顯示(TFT-LCD)技術(shù)的不斷成熟，亟待發(fā)展新方向去突破目前的瓶頸期，同時由于有機發(fā)光二極管(OLED)和微型發(fā)光二極管(Micro-LED)等新技術(shù)的沖擊，減少膜材數(shù)量進行超薄化設(shè)計或在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加新的應用功能是未來TFT-LCD顯示產(chǎn)品應對市場沖擊并突破自身技術(shù)壁壘的重要發(fā)展方向，因此集成多種膜材功能于一體的高亮度、輕薄化和低功耗背光模組(BacklightModule,BLM)越來越引起行業(yè)設(shè)計者和上下游企業(yè)的關(guān)注［1-2］。目前常見的一體化背光膜材產(chǎn)品是將多張光學膜材貼合而成的復合膜，相比于獨立的多張膜材疊加，復合膜厚度更薄，例如POP(PrismonPrism)、DPP(DBEFPrismandPrism)和DOP(DiffuseronPrism)等，相關(guān)產(chǎn)品已有一定市場化應用［3-4］。在側(cè)入式背光系統(tǒng)中，導光板(LightGuidePlate,LGP)作為重要光學部品，其多功能集成的一體化設(shè)計也被廣泛研究，早期一些研究者通過多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用低折射率膠水粘合形成一體化導光板［5-8］，主要有Yamada等人提出通過高低折射率微結(jié)構(gòu)層的作用，使光線準直出射［5］；Ishida和Pan等人也分別設(shè)計了不同的多層折射率一體化結(jié)構(gòu)，進一步提升背光模組出光效率［6-7］，但此類方案有諸多不足：(1)粘合可靠性較低；(2)高低折射率差異越大，出光效率越高，但低折射率材料較少；(3)不同折射率材料對不同波段的吸收系數(shù)和色散系數(shù)不同，色差較大。由于上述缺陷，膠合型的一體化導光板難以滿足實際使用要求。另一方面，一些研究者直接在導光板表面設(shè)計微結(jié)構(gòu)［9-13］，主要有XuPing等人提出使用二元光學理論在導光板上表面設(shè)計內(nèi)凹微圓錐結(jié)構(gòu)［9］，其后又使用微集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計微光學一體化導光板，并加工4.6cm(1.8in)樣品［10］；FengDi等人在導光板上表面設(shè)計微棱鏡控光結(jié)構(gòu)［11］；WangYi-Jun同時在導光板上表面和側(cè)面設(shè)計微棱鏡結(jié)構(gòu)，增加設(shè)計自由度，但需要使用準直光源［12］，這些設(shè)計大多需要通過幾何光學和迭代優(yōu)化的計算嚴格設(shè)計結(jié)構(gòu)參數(shù)，對結(jié)構(gòu)精度和復雜度要求較高，但部分設(shè)計存在局限性和限制條件，受限于現(xiàn)有工藝水平，在實際加工中難度較大。本文設(shè)計一種新型可控光的全微結(jié)構(gòu)一體化導光板，背光模組中只有導光板一種光學部品，通過上下兩種匹配化設(shè)計的導光和控光微結(jié)構(gòu)，將勻化、增亮、導光、控光等功能集于一體，并且具體分析了每種微結(jié)構(gòu)的作用和設(shè)計方法。然后對兩種結(jié)構(gòu)分別進行優(yōu)化設(shè)計，并在背光仿真模型中測試亮度、亮度發(fā)光角和均一性等評價參數(shù)。最后將設(shè)計的14.5cm(5.7in)全微結(jié)構(gòu)一體化背光模組與同尺寸的常規(guī)參考背光對比，得出結(jié)論：相對于傳統(tǒng)多膜材背光模組，全微結(jié)構(gòu)一體化背光模組在滿足TCO(SwedishFederationofProfessionalEmployees)認證測試標準的同時，還具有更薄厚度、更大視角、更高亮度和更高對比度等諸多優(yōu)勢。本文中全微結(jié)構(gòu)背光模組是對TFT-LCD背光發(fā)展的積極探索，對未來液晶顯示器的超薄化、極簡化和節(jié)能化設(shè)計均具有重要意義。2全微結(jié)構(gòu)一體化導光板的構(gòu)成及光學原理2.1全微結(jié)構(gòu)一體化導光板的構(gòu)成圖1為全微結(jié)構(gòu)一體化導光板結(jié)構(gòu)示意圖。它主要由漸變微棱鏡下表面微結(jié)構(gòu)、二次函數(shù)上表面微結(jié)構(gòu)和反射鍍層組成。圖1全微結(jié)構(gòu)一體化導光板結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1Structurediagramofall-microstructureintegratedLGP其中漸變微棱鏡下表面微結(jié)構(gòu)通過一定規(guī)律的疏密排布沿Y方向優(yōu)化設(shè)計，在實現(xiàn)畫面均勻性的同時控制發(fā)光角度從導光板上表面正視角附近出射；與下表面微結(jié)構(gòu)排布方向垂直的二次函數(shù)上表面微結(jié)構(gòu)使用二次函數(shù)曲線擬合面型，Y向拉伸為類柱狀透鏡，并沿X方向等間距設(shè)計，該結(jié)構(gòu)可以收縮X方向的發(fā)光角度來提升中心亮度，作用類似于棱鏡片，此外還可以通過分區(qū)光調(diào)制在側(cè)入式背光模組中實現(xiàn)亮暗區(qū)域劃分的背光照明，以提升顯示模組的對比度，最后通過在下表面微結(jié)構(gòu)上設(shè)計反射鍍層，將從下表面微結(jié)構(gòu)中折射出的光線回收利用，提升光效利用率。2.2全微結(jié)構(gòu)一體化導光板工作原理使用全微結(jié)構(gòu)一體化導光板的液晶顯示器基本工作原理如下所述：LED燈條發(fā)出的光線射入導光板內(nèi)部，下表面無微結(jié)構(gòu)時，光線在導光板內(nèi)部發(fā)生全反射無法射出，因此通過下表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以破壞光線的全反射特性，且由于反射鍍層的作用，射到下表面的光線大部分被反射，通過微結(jié)構(gòu)的疏密分布優(yōu)化，經(jīng)過微結(jié)構(gòu)表面的反射光線從不同區(qū)域出射，最終形成一個均勻發(fā)光的面光源。本文所述一體化導光板微棱鏡替代一般油墨或圓形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)點，可以在實現(xiàn)畫面均勻性要求的同時，控制出射光角度，使發(fā)光角度正出射。然后，從導光板上表面正出射的光線經(jīng)過二次函數(shù)設(shè)計的上表面微結(jié)構(gòu)控制，將光線收攏匯聚，提升正視角亮度，由于二次函數(shù)上表面微結(jié)構(gòu)是等間隔周期性分布，并且與每個側(cè)入式LED匹配設(shè)計，因此可通過不同位置LED的開啟和關(guān)閉實現(xiàn)一維的局部區(qū)域控光，進而提升對比度。光線傳輸過程如下所述，LED燈條發(fā)出的線光源經(jīng)過導光板下表面鍍有反射層的漸變微棱鏡陣列導光結(jié)構(gòu)后，形成正視角出射的大發(fā)光角度均勻面光源，然后面光源被導光板上表面等間距二次函數(shù)微陣列控光結(jié)構(gòu)進一步調(diào)制，將大角度光線收縮，提升中心發(fā)光亮度，形成高亮度且滿足產(chǎn)品測試標準的均勻性要求，此外，可通過側(cè)入式背光源的開啟和關(guān)閉結(jié)合上表面控光結(jié)構(gòu)控制每一條形區(qū)域分區(qū)的亮暗，配合上方面板(Panel)的顯示控制，實現(xiàn)更高對比度的顯示模式。因此，全微結(jié)構(gòu)一體化導光板需要實現(xiàn)的功能包括：(1)常規(guī)導光板的導光功能；(2)擴散片的視角調(diào)制勻化功能；⑶棱鏡片的視角收縮增亮功能；⑷反射片的下表面出射光線反射回收利用功能；(5)另增加提升背光模組對比度的區(qū)域控光功能。3全微結(jié)構(gòu)一體化導光板設(shè)計方法3.1導光板原理如圖2所示，若導光板下方無導光網(wǎng)點，則LED光源發(fā)出的光線從空氣射入導光板內(nèi)，將會發(fā)生全反射無法射出。原因如下：假設(shè)光源對稱發(fā)光，則入射角為a,界面折射角為B，射出入射角為。，由折射定律易得出[14]:,(1)p+0=9O°.(2)以最大a角分析，取a=90°,此時p也應最大，由公式(1)計算得P=42.15°,則根據(jù)公式(2)，最小的0=90°-42.15°=47.850根據(jù)全反射定律，由高折射率n2介質(zhì)射出到低折射率n1介質(zhì)時，則全反射臨界角C如下所示：⑶根據(jù)實際n1為空氣，n2按照常規(guī)導光板材料設(shè)為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),分別帶入札和n2，則C=42.15°。圖2無導光結(jié)構(gòu)導光板光路示意圖Fig.2FrameworkofLGPwithoutstructure由于最小的0仍大于全反射臨界角C，所以無網(wǎng)點分布時，進入導光板的全部光線均會發(fā)生反射，內(nèi)部無光線折射射出，因此為了讓光線出射上表面，需要使用不同折射率的散射材料或不同形狀的微結(jié)構(gòu)令導光板內(nèi)部的光線非全反射出射。圖3常規(guī)導光板光路示意圖Fig.3FrameworkofnormalLGP如圖3所示，當光線射到網(wǎng)點上時可射出導光板，而非網(wǎng)點處的光線發(fā)生全反射導向后端。按一定規(guī)律疏密分布的網(wǎng)點構(gòu)成導光層，網(wǎng)點密集處出光量多，大部分光線從上表面出射，網(wǎng)點稀疏處出光量少，大部分光線被導向后端，通過網(wǎng)點稀疏分布設(shè)計，可控制出射光線的亮度分布，最終獲得均勻亮度出射的面光源，此即為導光板的設(shè)計原理。3.2漸變微棱鏡導光結(jié)構(gòu)設(shè)計分別設(shè)計不同尺寸50,100,200,300,400pm的不同漸變微棱鏡子結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化排布，比較當優(yōu)化完成均勻性達到80%以上時的亮度，并做歸一化處理，其結(jié)果如圖4所示。圖4微結(jié)構(gòu)尺寸與歸一化亮度的關(guān)系Fig.4Relationshipbetweenmicrostructuresizeandnormalizedbrightness可以看出當漸變微棱鏡子結(jié)構(gòu)底邊長約200pm,高度約150pm時，按一定疏密分布規(guī)律在導光板下表面排布設(shè)計，此時亮度最高，漸變微棱鏡下表面微結(jié)構(gòu)子結(jié)構(gòu)外形如圖5所示。圖5微棱鏡子結(jié)構(gòu)Fig.5Micro-prismstructure常規(guī)圓形二維或三維網(wǎng)點的導光結(jié)構(gòu)，光線于大角度附近出射，會造成部分光效損失，而角度匹配設(shè)計的漸變微棱鏡子結(jié)構(gòu)可控制光線沿上表面中心視角附近出射，大部分光線都能被利用，光效利用率明顯提升。圖6導光板出光角度Fig.6ViewangleofLGP此外由于導光板為透明材質(zhì)，射向下表面微結(jié)構(gòu)非全反射光線部分反射回上表面出射，而另一部分會直接從下表面折射，因此需要在導光板下表面鍍反射層，減小下表面的漏損失，所以背光模組也無需使用反射片，結(jié)構(gòu)進一步簡化并減小厚度。常規(guī)網(wǎng)點設(shè)計的導光板與漸變微棱鏡設(shè)計的導光板出光角度差異如圖6所示，可明顯看出二者差異。3.3二次函數(shù)控光結(jié)構(gòu)設(shè)計二次函數(shù)上表面微結(jié)構(gòu)作為控光結(jié)構(gòu)，設(shè)計方法是首先使用二次曲線在x-z平面擬合面型，面型沿y方向伸展，生成類柱狀初始結(jié)構(gòu)；然后使用光線優(yōu)化，將發(fā)光角度進一步收縮，提升中心亮度；最后按一定規(guī)律設(shè)計周期陣列，將其在導光板上表面設(shè)計分布。x-z平面二次函數(shù)表達式如公式(4)所示。/(4)其中:z代表微結(jié)構(gòu)在每點x處的坐標，c代表曲率，k表示圓錐系數(shù)，al和a2各階項對應系數(shù)。初始結(jié)構(gòu)依照公式(4)設(shè)計，為方便加工及匹配，上表面微結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計與下表面尺寸相當，上表面子結(jié)構(gòu)底邊長約為200pm,高度約為38pm,臨近邊緣處有明顯的反曲率變化，得以在相鄰子結(jié)構(gòu)之間平滑過渡，子結(jié)構(gòu)沿x方向等間距周期性排列構(gòu)成類柱形陣列，其外形如圖7所示。圖7二次函數(shù)微子結(jié)構(gòu)Fig.7Quadricfunctionmicro-structure優(yōu)化前后的微子結(jié)構(gòu)如圖8所示，二次函數(shù)微結(jié)構(gòu)可使光線均勻出射，并且將光線出射角度收縮，此外該結(jié)構(gòu)沒有一般棱鏡結(jié)構(gòu)的大角度漏光問題，因此在中心增亮的同時，光效利用率進一步提升。圖8二次函數(shù)微結(jié)構(gòu)模型Fig.8Quadricfunctionmicro-structuremodel3.4全微結(jié)構(gòu)匹配設(shè)計上下表面微結(jié)構(gòu)尺寸相當，因此二者分布應匹配化設(shè)計，設(shè)計思路為首先固定上表面二次函數(shù)控光結(jié)構(gòu)等間距分布，如圖9所示。圖9全微結(jié)構(gòu)一體化導光板上表面Fig.9Topsurfaceofall-micro-structureintegratedLGP然后對下表面微棱鏡導光微結(jié)構(gòu)進行y方向漸變優(yōu)化，其分布規(guī)律類似于一般網(wǎng)點，入光側(cè)密度低，出光側(cè)密度高，使其優(yōu)化后的分布結(jié)構(gòu)與上表面微結(jié)構(gòu)互相匹配，間距優(yōu)化使用二階貝塞爾函數(shù)，其表達式如公式(5)所示。B(t)=(1-t)2P0+2t(1-t)y+t2P1,⑸其中:tu[0,1],P0和P2表示導光板在y方向上的上下邊界，y作為優(yōu)化變量。優(yōu)化后的全微結(jié)構(gòu)一體化導光板下表面如圖10所示。圖10全微結(jié)構(gòu)一體化導光板下表面Fig.10Bottomsurfaceofall-microstructureintegratedLGP其中，上表面控光結(jié)構(gòu)排布方向與下表面導光微結(jié)構(gòu)排布方向垂直，且需相互匹配，可在滿足光學均勻性的同時，收縮兩個方向的發(fā)光角度，進而提升中心亮度。上下表面微結(jié)構(gòu)具備可加工性，二者分布互相垂直，且尺寸相當，實際加工時均可采用注塑成型工藝，首先使用激光刻蝕方法加工高精度上下表面微結(jié)構(gòu)模具，而后將兩個模具對位組裝，通過在模具中注塑原料一次成型，為保證上下表面微結(jié)構(gòu)對齊匹配，需在實際加工時預先定標，通過定位標志使上下兩個模具匹配后再進行注塑成型加工。建立全微結(jié)構(gòu)一體化背光模型，亮度及發(fā)光角度仿真結(jié)果如圖11和圖12所示，中心亮度14481cd/m2，九點光學均勻性可達80%以上，發(fā)光角度在X和Y方向均有明顯收縮。一體化背光模組能在更大視角獲得更高亮度，是因為一體化背光模組相比常規(guī)背光模組具有更高的光效，其原因有二：(1)常規(guī)背光模組中有多種光學膜材，光學膜材自身的透過率會導致部分光效的損失，而一體化背光模組中沒有其他光學膜材，因此其材料層自身的出光效率要高于常規(guī)導光板；(2)常規(guī)背光模組中光線從常規(guī)導光板的偏離中心的大角度出射，后續(xù)還經(jīng)歷了擴散片勻化和棱鏡片收縮視角的作用，由于經(jīng)過擴散片勻化后在水平和垂直兩個方向視角都會變大，因此需要使用兩張棱鏡片將兩個方向視角收縮，由于棱鏡結(jié)構(gòu)的作用，其中部分大角度光能量會損失，而一體化背光模組中光線在導光板內(nèi)已由下表面微棱鏡陣列將垂直發(fā)光角度收縮，并沿中心視角附近射出導光板，然后由上表面微結(jié)構(gòu)陣列收縮水平視角，實現(xiàn)兩個方向視角的收縮，因此其大角度損失的光能量要低于常規(guī)背光模組。圖11空間亮度分布Fig.11Distributionofspatialluminance圖12發(fā)光角亮度分布Fig.12Distributionofangularluminance等間距周期排列的二次曲面控光結(jié)構(gòu)除可收縮發(fā)光角度，以提升中心亮度外，還可以實現(xiàn)側(cè)入式背光模組的一維分區(qū)域照明，即根據(jù)顯示圖像的差異控制不同區(qū)域背光的亮暗，使暗圖像區(qū)域更暗，亮圖像區(qū)域更亮，將背光的分區(qū)照明與面板的分區(qū)顯示通過算法結(jié)合，可以將面板本身的對比度進一步提高，實現(xiàn)更高對比度的高動態(tài)范圍顯示。如圖13所示，每個子區(qū)域為一個矩形面積，通過不同位置LED的開啟和關(guān)閉，控制每個區(qū)域的亮暗，LED數(shù)量越多，區(qū)域劃分越密，通過這種背光照明方式，用于TFT-LCD液晶面板，可以實現(xiàn)更高動態(tài)范圍對比度的顯示。圖13單燈區(qū)域空間亮度分布Fig.13SingleLEDdistributionofspatialluminance4實際模型仿真及對比4.1樣品測試實驗選用14.5cm(5.7in)(65.4mmx130.15mm)手機背光模組作為實驗樣品，其主要用于評判仿真模型的準確性。背光厚度為0.9mm(其中導光板厚度0.5mm),單燈光通量為8.5lm"^^A式燈條共14顆燈，膜材架構(gòu)由上至下分別為底反射片、導光板、下棱鏡片、上棱鏡片和上擴散片的常規(guī)架構(gòu)，樣品測試實驗外觀及點亮畫面如圖14所示。圖1414.5cm(5.7in)常規(guī)架構(gòu)背光模組Fig.1414.5cm(5.7in)normalBLM測試內(nèi)容主要包括九點空間亮度均勻性和發(fā)光角亮度。九點空間亮度均勻性使用亮度計測試，測試方法如圖15所示，將發(fā)光表面分割為9個測試區(qū)域，其中編號1,3,7,9四個邊角位置的測試點分別與上下邊界成1°夾角，編號2,4,6,8四個中間測試點邊緣與邊界夾角也為1°,最后測試點5在正中心位置測試。測試九點亮度值，即可根據(jù)公式(6)計算均勻性：/(6)其中：LSLU表示空間亮度均勻性，Lmin和Lmax分別表示測試九點中亮度的最小值和最大值。實測九點空間亮度均勻性為88.17%，測試中心亮度為12290cd/m2。圖15空間亮度均勻性測試Fig.15Measurementforthespatialluminanceuniformity發(fā)光角亮度同樣使用亮度計，測試方法如圖16所示，選取同一測試點位置(中心點)，在水平和垂直方向分別測試，水平方向測試角度記為飽和0R,垂直方向測試角度記為g和0R,水平和垂直方向測試范圍均為[0°,90°],參考顯示產(chǎn)品測試標準，中心0°視角亮度最高，以亮度下降至0°視角亮度的30%作為發(fā)光視角。實測水平視角55.43°，垂直視角53.41°，大視角下觀察背光亮度下降明顯。圖16發(fā)光角亮度測試Fig.16Measurementfortheangularluminance4.2實際模型仿真圖17機械光學背光參考模型Fig.17MechanicalandopticalBLMreferencemodel根據(jù)4.1中實際樣品參數(shù)設(shè)計背光仿真模型，其中導光板網(wǎng)點三維結(jié)構(gòu)及排布規(guī)律通過實測數(shù)據(jù)表格文件導入，棱鏡片、棱鏡層和基底層通過實測微結(jié)構(gòu)的尺寸和折射率導入，擴散片及反射片通過實測樣品的雙向散射分布函數(shù)(BSDF)導入，將所有膜材部品參數(shù)單獨建模后，設(shè)計與實驗樣品參數(shù)一致的參考背光模型。機械光學仿真模型如圖17所示。參考模型的測試評價方式與實際測試儀器參數(shù)匹配，其中空間亮度均勻性測試的模擬依照實際樣品測試標準，選取與實驗背光樣品相同位置的9個測試區(qū)域，仿真設(shè)置的亮度計測試面積與每個測試點面積相等，選擇1x1測試網(wǎng)格。發(fā)光角亮度測試的模擬同樣與實際樣品測試標準匹配，選擇中心點測試區(qū)域面積作為角亮度測試面積設(shè)置探測器，將中心0°峰值亮度的30%作為截止視角。按照實驗樣品參數(shù)進行參考模型仿真，使用上述測試方法對參考模型進行光學評價，其各項光學指標均勻?qū)嶒灅悠芬恢?，誤差均在5%以內(nèi)，可說明參考模型與實驗樣品匹配，因此參考模型各項光學指標可作為評價一體化背光模型光學性能的參照依據(jù)。4.3全微結(jié)構(gòu)一體化背光模型仿真及對比根據(jù)前述導光板設(shè)計方法仿真與實際參考產(chǎn)品尺寸相同的14.5cm(5.7in)全微結(jié)構(gòu)一體化背光模型，整個背光模組中只有導光板一種光學部品，去除了擴散片、棱鏡片和反射片等膜材，在降低材料成本的同時大大簡化了組裝工序，同時相比于常規(guī)背光模組厚度也有明顯減小，常規(guī)背光與一體化背光在X和Y方向的光學部品組成如圖18所示。二者設(shè)計規(guī)格對比如表1所示，其中尺寸、燈數(shù)、燈條的輸入光通量和導光板材料等參數(shù)都相同，不同之處在于參考模型除使用一般導光板外，還包括增亮膜、擴散片和反射片的膜材架構(gòu)，而一體化背光模型中僅有一張全微結(jié)構(gòu)一體化導光板。按設(shè)計規(guī)格分別設(shè)計參考背光模型和一體化背光模型，然后參照實際測試儀器設(shè)置亮度計參數(shù)，探測器工作距離1m，入瞳直徑為30mm，測試半錐角為0.5°。常規(guī)背光模組光學部品組成(a)OpticalpartsofnormalBLM一體化背光模組光學部品組成(b)OpticalpartsofintegratedBLM圖18X和Y方向光學部品組成Fig.18OpticalcomponentforXandYdirection表1兩種模型設(shè)計規(guī)格對比Tab.1Comparisonofdesignspecificaionsoftwomodels序號設(shè)計參數(shù)參考模型一體化模型1尺寸Zmm65.4x130.15x0.965.4x130.15x0.52燈數(shù)/EA14143光通量/lm8.75x148.75x144導光板材料PMMAPMMA5導光板上表面無二次函數(shù)微結(jié)構(gòu)陣列(底邊200pm,高度38pm)6導光板下表面三維圓形網(wǎng)點(直徑40pm,高度3pm)漸變微棱鏡陣列(底邊200pm,高度150pm)7增亮膜兩張正交棱鏡片無8擴散片上擴散無9反射片銀反射片下表面鍍銀最后使用4.1節(jié)所述測試方法進行亮度、均勻性和發(fā)光角度等模型性能的光學評價，相關(guān)評價對比如表2所示。表2兩種模型光學評價對比Tab.2Comparisonofopticalevaluationoftwomodels序號評價指標參考模型一體化模型1光效利用率62%76.5%2中心亮度(cd?m-2)12290144813九點均勻性88.17%80.7%4水平發(fā)光視角(峰值亮度30%)55.43°64.63°5垂直發(fā)光視角(峰值亮度30%)53.41°70.25°從表2可以看出，本文所設(shè)計的一體化背光模組在滿足實際背光產(chǎn)品的均勻性要求前提下，其相比于常規(guī)背光模組，不僅架構(gòu)簡單、夕卜觀超薄，而且光效利用率、中心亮度、水平垂直發(fā)光視角等光學表現(xiàn)均有明顯提升。5結(jié)論本文根據(jù)未來液晶顯示模組超薄化、極簡化、高亮度和低功耗等要求，提出了一種基于全微結(jié)構(gòu)的新型一體化導光板設(shè)計方法，并介紹了導光和控光微結(jié)構(gòu)組成和工作原理，說明這種全微結(jié)構(gòu)一體化導光板集成了多種光學膜材功能，并簡化了背光模組架構(gòu)。然后研究了一體化導光板上下表面微結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法，并設(shè)計對應的全微結(jié)構(gòu)一體化背光模組。最后，將一款14.5cm(5.7in)實際產(chǎn)品背光模組的常規(guī)架構(gòu)光學模型作為參考模型，首先驗證了參考模型與實測樣品的一致性，然后將相同尺寸的一體化背光模型與參考模型對比，通過與實測樣品相同的光學評價方法，進一步證明了一體化背光模組的優(yōu)勢，其厚度為0.5mm,中心亮度14481cd/m2，出光效率76.5%，水平發(fā)光角度64.63°,垂直發(fā)光角度70.25°,相比于常規(guī)背光模組，其外觀結(jié)構(gòu)與光學性能均有明顯提升，同時可以利用其一維區(qū)域控光調(diào)制功能實現(xiàn)高對比度顯示，滿足未來顯示產(chǎn)品超薄化、極簡化、大視角、高亮度、高對比度等要求。參考文獻：【相關(guān)文獻】LIUCT.RevolutionoftheTFTLCDtechnology[J].JournalofDisplayTechnology,2007,3(4):342-350.李繼軍，聶曉夢，甄威，等.顯示技術(shù)比較及新進展[J].液晶與顯示，2018,33(1):74-84.LIJJ,NIEXM,ZHENW,etal.Newdevelopmentsandcomparisonsindisplaytechnology[J].ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplays,2018,33(1):74-84.(inChinese)孫學武，楊慎東，陳飛，等.光學增亮膜技術(shù)綜述及其發(fā)展趨勢[J].信息記錄材料，2015,16(6):49-53.SUNXW,YANGSD,CHENF,etal.Thetechnicalreviewofbrightenhancementfilmanditsdevelopmenttrend[J].InformationRecordingMaterials,2015,16(6):49-53.(inChinese)李子軒.平板顯示用復合光學膜的研究[D].北京：北京交通大學，2018.LIZX.Researchoncompositeopticalfilmforflatpaneldisplay[D].Beijing:BeijingJiaotongUniversity,2018.(inChinese)YAMADAF,NUMATAH,TAIRAY.Multi-layeredflat-surfacemicro-opticalcomponentsdirectlymoldedonanLCDpanel[J].JournaloftheSocietyforInformationDisplay,2003,11(3):525-531.ISHIDAT,KAIDAK,KADOWAKIS,etal.Anovelultrathinbacklightsystemwithoutopticalsheetsusinganewlydevelopedmulti-layeredlight-guide[J].SIDSymposiumDigestofTechnicalPapers,2010,41(1):1104-1107.PANJW,FANCW.Highluminancehybridlightguideplateforbacklightmoduleapplication[J].OpticsExpress,2011,19(21):20079-20087.PANJW,HUYW.Designofahybridlightguidingplatewithhighluminanceforbacklightsystemapplication[J].Jou