光学微透镜阵列导光板设计与制造工艺研究

发布时间：2017-06-29 22:07

  本文关键词：光学微透镜阵列导光板设计与制造工艺研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微透镜阵列导光板最早源于平板显示业,它是紧凑背光模组的关键零部件。高亮度LED照明领域要求导光板具有足够的亮度,其次考虑面板出光均匀度。目前应用最多的丝网印刷导光板和化学蚀刻导光板分别存在寿命低、加工效率低,生产有污染等问题。因此,本论文针对LED平面照明,提出了一种微透镜阵列导光板的机械制造方法,目的是实现微透镜阵列导光板的高效率批量生产。首先,针对市场的LED薄壁灯导光板规格设计出尺寸为84 mm×87 mm×3 mm的微槽阵列结构导光板。通过导光板出光效率和均匀度的光学设计方法,设计微透镜阵列的形状、尺寸和排列模式。结果显示,微V槽阵列结构导光效率比矩形槽阵列结构提高6.5%,比微球点阵列结构提高16.7%。当微V槽阵列结构深度为100μm,角度为120?和沟槽间距按照多项式非等间距排布时,其导光效率达到65%,均匀度达到89%。然后,采用前期修整的金刚石砂轮微尖端,开发精密微磨削技术,制作出高精度微透镜阵列不等间距分布的PMMA导光板镜面样品,导光板表面V槽角度误差+0.5度,表面粗糙度37nm。经第三方检测,微透镜阵列结构导光板与目前市场上应用最较泛的丝网印刷导光板相比,光效提高7.5%,亮度均匀度提高26.04%。最后,为了实现高效率批量生产,开发PMMA导光板的热压微成型工艺。采用研发的微磨削技术在模具钢表面加工出高精度镜面的微透镜阵列结构,在100°左右温度下快速热压成型,研究压力、温度和保压时间对热压微成型的影响。结果表明,压力为150 MPa和温度为140℃,保压2秒,可以实现微透镜阵列LED导光板快速热压微成型。
【关键词】：微透镜阵列 LED导光板 平面照明 热压模芯 热压微成型工艺
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 液晶显示中的背光模组10-15
• 1.2.1 光源11-13
• 1.2.2 扩散片13-14
• 1.2.3 棱镜膜14
• 1.2.4 反射膜14-15
• 1.3 导光板15-18
• 1.3.1 导光板分类15-17
• 1.3.2 非印刷式导光板制作方法17-18
• 1.4 平板灯18-19
• 1.5 本课题研究内容19-20
• 1.6 本章小结20-21
• 第二章 导光板光学性能与评价指标21-28
• 2.1 光传播的基本现象21-22
• 2.2 光的折射和反射22-23
• 2.2.1 光的折射22
• 2.2.2 光的全反射22-23
• 2.3 基本光学量23-24
• 2.3.1 光通量23
• 2.3.2 照度23
• 2.3.3 亮度和发光强度23-24
• 2.4 导光板设计的基本原理24
• 2.5 导光板性能指标与检测方法24-27
• 2.5.1 导光板亮度和亮度均匀度检测方法25
• 2.5.2 导光板光效的检测方法25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 微透镜阵列导光板结构尺寸的光学设计28-40
• 3.1 Tracepro光学设计28
• 3.2 导光板的光学模型建立与参数设定28-29
• 3.3 不同反光结构导光性能对比29-31
• 3.4 微V槽结构导光板结构设计31-37
• 3.4.1 微V槽角度和深度31-33
• 3.4.2 微V槽分布密度(Q)33-37
• 3.5 微透镜结构导光板最终设计参数37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 微透镜阵列导光板磨削加工与性能检测40-56
• 4.1 导光板材料40
• 4.2 加工工具选择40-43
• 4.3 金刚石砂轮的修整43-46
• 4.3.1 采用GC磨石修整砂轮44-45
• 4.3.2 采用放电方法修整砂轮45-46
• 4.4 导光板微V槽阵列加工46-49
• 4.4.1 导光板加工误差检测47-49
• 4.5 导光板性能检测49-54
• 4.5.1 导光板出光均匀度检测50-53
• 4.5.2 导光板光效检测53-54
• 4.6 本章小结54-56
• 第五章 微透镜阵列模芯磨削加工56-68
• 5.1 模芯设计56-58
• 5.1.1 陶瓷模芯56-57
• 5.1.2 钢质模芯57-58
• 5.1.3“井”字分布微V槽模芯58
• 5.2 模芯制作58-65
• 5.2.1 加工工具选择59-60
• 5.2.2 模芯加工60-63
• 5.2.3 模芯制作精度检测63-65
• 5.3 模架设计与制作65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 微透镜阵列结构热压微成型工艺及实验68-84
• 6.1 热压设备选择68-71
• 6.1.1 热压设备应具备的基本要求68-70
• 6.1.2 热压设备的选用70-71
• 6.2 导光板热压印成型工艺及成型原理71-73
• 6.2.1 热压印成型参数控制72-73
• 6.2.2 热压印成型参数优化控制73
• 6.3 热压材料73-74
• 6.4 机台设定与热压实验74-83
• 6.4.1 低压条件下的热压实验75-78
• 6.4.2 高压条件下的热压实验78-79
• 6.4.3 连续V槽热压实验79-83
• 6.5 热压工艺参数确定83
• 6.6 本章小结83-84
• 结论与展望84-86
• 参考文献86-92
• 附录 1：导光板光效第三方测试报告92-106
• 附录 2：导光板亮度和亮度均匀度第三方测试报告106-123
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果123-124
• 攻读硕士学位期间取得的其他研究成果124-125
• 致谢125-126
• 附件126

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