專利名稱：導(dǎo)光板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板及其制備方法，特別涉及一種用于非自發(fā)光平面顯示器背光模組的導(dǎo)光板及其制備方法。
背景技術(shù)：
非自發(fā)光平面顯示器(如液晶顯示器)的光源來自平面光源模組，透射型液晶顯示器采用背光模組，反射型顯示器采用前光模組。背光模組是一種將線形光源(如冷陰極管)或點(diǎn)狀光源(如發(fā)光二極管)轉(zhuǎn)換成高亮度和面均勻度的平面光源的模組結(jié)構(gòu)。
如圖12和圖13所示，為傳統(tǒng)背光模組的構(gòu)造冷陰極管1置于導(dǎo)光板2端面，導(dǎo)光板2反射面形成有高密度的微結(jié)構(gòu)3，導(dǎo)光板2上端設(shè)置一下擴(kuò)散片4，擴(kuò)散片4上端設(shè)置一下棱鏡片5及一上棱鏡片6，一上擴(kuò)散片7置于背光模組最上層。
光源發(fā)射的光束進(jìn)入導(dǎo)光板，導(dǎo)光板反射面上的微結(jié)構(gòu)破壞光束在導(dǎo)光板內(nèi)傳導(dǎo)的全反射條件，調(diào)整出光面方向出射光束的面均勻度；上下擴(kuò)散片具有擴(kuò)散光束的功能；上下棱鏡片調(diào)整出射光束方向，使得光束主要以導(dǎo)光板法線方向出射。
導(dǎo)光板2反射面的微結(jié)構(gòu)3可為圓形、碗形、橢圓形或半圓形微結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，以調(diào)整其出光面方向出射光束的面均勻度；微結(jié)構(gòu)大小從毫米到微米級，微結(jié)構(gòu)尺寸越小，則將出光面方向出射光調(diào)整得越均勻，并可降低微結(jié)構(gòu)影像破壞顯示器影像品質(zhì)，可省去背光模組中設(shè)置的多片擴(kuò)散片，此為導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)微細(xì)化需求。
導(dǎo)光板2出光面可為鏡面，也可設(shè)置微結(jié)構(gòu)以取代前述棱鏡片功效。若設(shè)置V形凹槽微結(jié)構(gòu)，則其光學(xué)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)出光面鏡面結(jié)構(gòu)導(dǎo)光板加上一片棱鏡片合成的光學(xué)結(jié)構(gòu)相同，因此可以去除一片棱鏡片；若設(shè)置金字塔形微結(jié)構(gòu)，則其光學(xué)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)出光面鏡面結(jié)構(gòu)導(dǎo)光板加上二片棱鏡片合成的光學(xué)結(jié)構(gòu)相同，因此可去除二片棱鏡片。但兩者皆需精確掌控微結(jié)構(gòu)斜面與頂角，此為導(dǎo)光板微結(jié)構(gòu)多樣與尺寸精確化需求。
如果將圓形、碗形、橢圓形或半圓形等調(diào)整光束面均勻度的微結(jié)構(gòu)與V形、金字塔形等調(diào)整光束方向的微結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，以一定光學(xué)幾何圖形形成于導(dǎo)光板入光面、出光面或反射面，則可去除擴(kuò)散片和棱鏡片，且既能確保導(dǎo)光板出光面方向出射光束的面均勻度和亮度，又能簡化背光模組結(jié)構(gòu)，但需要精確、易實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)多樣化微細(xì)化以及成本合理的加工方法。
傳統(tǒng)導(dǎo)光板表面微結(jié)構(gòu)形成方法，主要有以下方式1.網(wǎng)版印刷式(如美國專利第5,988,826號、美國專利第6,199,994號)在導(dǎo)光板表面用網(wǎng)版印刷油墨或樹脂。其主要缺陷在于局限于網(wǎng)版網(wǎng)目的大小，微結(jié)構(gòu)大小在300微米以上，且形狀不穩(wěn)定，不具有多樣化能力。
2.機(jī)械加工式以成型鉆石刀具加工母模，經(jīng)電鑄翻模制造一模仁，再利用模仁以塑膠射出或熱壓方式成型導(dǎo)光板。該方法可控制所成型的微結(jié)構(gòu)的形狀與尺寸，而具有微結(jié)構(gòu)多樣化能力。其主要缺陷在于局限于機(jī)械加工的物理極限，其微結(jié)構(gòu)的尺寸在數(shù)十微米以上，而無法微細(xì)化。
3.光阻光刻鑄模式(如美國專利第5,776,636號、中國專利第01104227號)是以光阻涂布在基板上，光阻經(jīng)曝光、顯影在基板上成型出微結(jié)構(gòu)的形狀后，再以電鑄翻模方式成型一模仁，再利用模仁以塑膠射出或熱壓方式成型導(dǎo)光板。其主要缺陷在于制程較為復(fù)雜，成本高。
綜上所述，傳統(tǒng)背光模組具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不利于液晶顯示器薄形化的缺點(diǎn)，傳統(tǒng)的在導(dǎo)光板上形成微細(xì)結(jié)構(gòu)的方法存在其所形成的微結(jié)構(gòu)不夠多樣化和微細(xì)化、且制程復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)，因此，提供一種確保光源亮度和均勻度且簡化背光模組的導(dǎo)光板、以及該導(dǎo)光板的制備方法非常必要。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)非自發(fā)光平面顯示裝置中背光模組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不利于顯示裝置薄形化、傳統(tǒng)方法在背光模組中導(dǎo)光板上形成的微結(jié)構(gòu)不夠多樣化和微細(xì)化、且制程復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種確保光亮度和均勻度且簡化背光模組的導(dǎo)光板。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種能在導(dǎo)光板上形成多樣化、微細(xì)結(jié)構(gòu)且制程簡單、成本低的導(dǎo)光板制備方法。
為實(shí)現(xiàn)第一目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，提供一種導(dǎo)光板，該導(dǎo)光板包括一入光面、一出光面及一與出光面相對的反射面，其入光面、出光面及反射面中至少一個面上形成有多個軸向截面為圓弧形的凹槽和軸向截面為角形的凹槽，該多個凹槽按預(yù)定光學(xué)圖形規(guī)則排布。
其中軸向截面為圓弧形的凹槽包括碗形、橢圓形或半圓形等軸向截面為圓弧形的凹槽，具有調(diào)整光面均勻度的功能；軸向截面為角形的凹槽包括軸向截面為V形或U形等的凹槽，具有調(diào)整光束方向性的功能，使光束從導(dǎo)光板出光面一定分布角度內(nèi)出射，增強(qiáng)該范圍內(nèi)光束亮度。
為實(shí)現(xiàn)第二目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是提供一種導(dǎo)光板的制備方法，其包括提供一具有多個不同形狀壓頭的壓印機(jī)；提供一導(dǎo)光板板材；驅(qū)動壓印機(jī)，在板材上預(yù)定區(qū)域壓印具有一定形狀的第一凹槽；變換不同形狀的壓頭，在板材上另一預(yù)定區(qū)域壓印不同形狀的第二凹槽；重復(fù)上一步驟多次，在板材上不同預(yù)定區(qū)域壓印不同形狀的多種凹槽。
本方法進(jìn)一步的特征在于壓印機(jī)為高速高精度的壓印機(jī)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括活用線性馬達(dá)驅(qū)動或壓電材料驅(qū)動。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板及其制備方法有以下優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)光板入光面、出光面以及反射面中至少一個面上形成有軸向截面為圓弧形、可調(diào)整光線面均勻度的凹槽和截面為角形、可調(diào)整光束方向、增強(qiáng)出射光亮度的凹槽，兩種凹槽結(jié)合，確保導(dǎo)光板出光面出射光均勻明亮，從而可省去傳統(tǒng)背光模組中擴(kuò)散板、棱鏡片等結(jié)構(gòu)，簡化背光模組，從而可使平面顯示器薄形化。本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板制備方法能實(shí)現(xiàn)凹槽多樣化、尺寸微細(xì)化，并且制程簡單、成本低，可實(shí)現(xiàn)高速高精度壓印。

圖1是提供一壓頭的示意圖。
圖2是在導(dǎo)光板上壓印一凹槽的示意圖。
圖3至圖5是提供的不同形狀壓頭的示意圖。
圖6是在導(dǎo)光板上形成線狀凹槽的示意圖。
圖7是圖6中線狀凹槽沿VII-VII線的剖面示意圖。
圖8至圖10是導(dǎo)光板反射面多種不同形狀的凹槽排列而成的各種圖案示意圖。
圖11是導(dǎo)光板制備方法流程圖。
圖12至圖13是傳統(tǒng)背光模組示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板及其制備方法如圖11所示，本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板制備方法包括下列步驟步驟10，提供一具有多個不同形狀壓頭的壓印機(jī)；該壓頭一般由金剛石等硬度大、耐磨的材料經(jīng)過精細(xì)加工而成，使用壽命長。
壓頭具有如圖1、圖3、圖4、圖5所示的不同棱錐或圓錐形狀，還可以具有球形或棱柱形等其他形狀，其可以根據(jù)光學(xué)設(shè)計要求自由設(shè)計，而不局限于錐形、球形或柱形。錐形壓頭可以壓印出軸向截面為V形的凹槽，柱形壓頭可以壓印出軸向截面為U形的凹槽，軸向截面為V形或U形等有棱角形狀的凹槽具有調(diào)整光束方向性的功能，使光束從導(dǎo)光板出光面一定分布角度內(nèi)出射，增強(qiáng)該范圍內(nèi)光束亮度。球形壓頭可以壓印出軸向截面為碗形、橢圓形或半圓形等光滑圓弧形的凹槽，這種凹槽具有調(diào)整光線面均勻度的功能。壓頭形狀的多樣性決定后續(xù)步驟中壓印出來的凹槽形狀多樣性，將克服現(xiàn)有技術(shù)中光刻或網(wǎng)版印刷等加工導(dǎo)光板微槽方法不能形成型狀多樣化凹槽的缺陷。
由于凹槽尺寸大，將影響顯示器影像品質(zhì)，因此要求凹槽尺寸盡量小。本發(fā)明所提供的壓頭尺寸可決定凹槽尺寸，確保凹槽尺寸微細(xì)程度。如圖1所示，壓頭11寬度b以及壓頭長度h可達(dá)到5微米以下。而機(jī)械加工時，由于物理極限限制，槽深1微米時，槽寬將在10微米以上。所以本發(fā)明所提供的凹槽加工方法將解決現(xiàn)有技術(shù)中對于槽的長度非常短、極限情況下點(diǎn)狀凹槽、曲線形狀急劇變化的槽的加工還沒有合適的方法的技術(shù)問題。
步驟20，提供一導(dǎo)光板板材；該導(dǎo)光板板材為一般用作導(dǎo)光板的塑膠材料，可以為矩形平板，也可以為一端厚、另一端相對較薄的矩形板。優(yōu)選的，在板材至少一表面上形成符合光學(xué)原理的幾何圖形。
步驟30，驅(qū)動壓印機(jī)，在板材一預(yù)定表面上預(yù)定區(qū)域壓印第一凹槽；如圖2所示，采用圖1所示的壓頭11在導(dǎo)光板上壓印一次，形成凹槽12。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模加工，壓印機(jī)可以選用高速高精度的壓印機(jī)，壓印機(jī)可采用活用線性馬達(dá)驅(qū)動或壓電材料驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)高速高精度壓印。
步驟40，變換不同形狀的壓頭，在導(dǎo)光板板材預(yù)定表面上另一預(yù)定區(qū)域壓印不同形狀的第二凹槽。壓頭一次壓印形成一個微小凹槽，多次壓印形成多個凹槽，如果將壓頭步進(jìn)方向的步進(jìn)長度設(shè)定得較小，反復(fù)進(jìn)行連續(xù)的壓印加工，則多個凹槽連在一起得到所需要的槽的長度，形成線狀凹槽。線狀凹槽可以是直線凹槽，也可以是曲線凹槽(包括圓弧曲線和自由曲線)，可以是連續(xù)線，也可以是斷線，均可通過控制壓頭壓印深度、壓印方向或壓印步長而靈活確定。
如圖6所示，壓頭連續(xù)壓印形成多個微小凹槽連接在一起的線狀凹槽13，其沿VII-VII線的剖面示意圖如圖7所示。如果該步進(jìn)長度設(shè)定得足夠小，則可以減少相接壓痕之間接痕產(chǎn)生的凹凸(如圖7所示溝槽底部的凹凸)，從而得到比較平滑的槽。
步驟50，重復(fù)步驟40多次，在板材預(yù)定表面不同預(yù)定區(qū)域壓印不同形狀的多種凹槽。步驟30至步驟50形成的多種凹槽按一定光學(xué)圖形規(guī)則排布。
優(yōu)選地，在壓印機(jī)上設(shè)置一電子控制裝置，用以控制不同形狀的壓頭的變換以及壓印深度、壓印方向或壓印步長。
由于壓印會造成壓點(diǎn)凹槽周圍突起，該突起在影響導(dǎo)光板性能時，可以通過切削、研削、研磨、拋光等加工方法去除。
相對于光刻技術(shù)，本方法制程簡單，所需設(shè)備成本低。
根據(jù)上述方法制備的導(dǎo)光板如圖8至圖10所示，該預(yù)定表面為導(dǎo)光板一反射面，該反射面上形成的多種凹槽組成多種圖案，圖中所示為導(dǎo)光板及其反射面上圖案的宏觀示意圖，由于單個凹槽尺寸在微米級以下，所以圖中沒有表示?？梢岳斫獾氖?，采用本發(fā)明的方法在導(dǎo)光板入光面、出光面以及反射面中至少一個面上形成有多種凹槽，且該多種凹槽是多種截面為圓弧形的凹槽和截面為角形的凹槽的組合，單個凹槽為點(diǎn)狀凹槽，多個凹槽連在一起形成線狀凹槽，點(diǎn)狀凹槽與線狀凹槽交錯相間排列而形成不同的光學(xué)圖形，可調(diào)整光束面均勻度和方向性，增強(qiáng)導(dǎo)光板出光面上出射光的均勻度和亮度。
第一實(shí)施例如圖8所示，導(dǎo)光板100包括一入光面101、一出光面102及一與出光面102相對的反射面103，入光面101一端靠近背光模組中的光源110和120，反射面103上形成有多個截面為圓弧形的凹槽和截面為角形的凹槽，該不同凹槽形成長短不一的直線狀凹槽105，直線狀凹槽105以光源110和120為中心分散排列。
第二實(shí)施例如圖9所示，導(dǎo)光板200包括一入光面201、一出光面202及一與出光面202相對的反射面203，入光面201一端靠近背光模組中的光源210和220，反射面203上形成有多個截面為圓弧形的凹槽和截面為角形的凹槽，該不同凹槽形成圓弧曲線凹槽205，圓弧曲線凹槽205為連續(xù)的線狀凹槽，以光源210和220為圓心擴(kuò)散排列。
第三實(shí)施例如圖10所示，導(dǎo)光板300包括一入光面301、一出光面302及一與出光面302相對的反射面303，入光面301一端靠近背光模組中的光源310，反射面303上形成有多個截面為圓弧形的凹槽和截面為角形的凹槽，該不同凹槽形成曲線凹槽305，曲線凹槽305是由單個凹槽的點(diǎn)狀凹槽與線狀凹槽交錯相間排列組成的虛線形凹槽，以光源310為中心擴(kuò)散排列。光源310適合設(shè)置于導(dǎo)光板300的一角。
導(dǎo)光板入光面、出光面及反射面中任意一面上的多個截面為圓弧形的凹槽和截面為角形的凹槽排列而成的圖案可以作出多種變化，兩種凹槽的不同搭配對光源均勻度和亮度的調(diào)整具有不同效果，本發(fā)明實(shí)質(zhì)應(yīng)不限于上述具體實(shí)施方式
。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板及其制備方法有以下優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)光板入光面、出光面以及反射面中至少一面上形成有調(diào)整光束面均勻度的凹槽和調(diào)整光束方向、增強(qiáng)光束亮度的凹槽，兩種凹槽結(jié)合，確保導(dǎo)光板出光面上出射光均勻明亮，從而可省去傳統(tǒng)背光模組中擴(kuò)散板、棱鏡片等結(jié)構(gòu)，簡化背光模組，從而可使平面顯示器薄形化。本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板制備方法能實(shí)現(xiàn)反射面凹槽多樣化、尺寸微細(xì)化，并且制程簡單、成本低，可實(shí)現(xiàn)高速高精度壓印。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)光板，其包括一入光面、一出光面及一與出光面相對的反射面，其特征在于該入光面、出光面以及反射面中至少一個面上形成有多個軸向截面為圓弧形的凹槽和軸向截面為角形的凹槽，該多個凹槽按預(yù)定光學(xué)圖形規(guī)則排布。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于軸向截面為圓弧形的凹槽包括碗形、橢圓形或半圓形凹槽。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于軸向截面為角形的凹槽包括方形、三角形或棱形凹槽。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于軸向截面為角形的凹槽其軸向截面形狀包括V形或U形。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)光板，其特征在于部分凹槽緊密相連成線形凹槽，單個凹槽與線形凹槽交錯相間排列。
6.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)光板，其特征在于導(dǎo)光板反射面靠近邊緣處至少具有一中心，單個凹槽與其組成的線形凹槽圍繞該中心擴(kuò)散分布。
7.一種導(dǎo)光板制備方法，其包括下列步驟提供一具有多個不同形狀壓頭的壓印機(jī)；提供一導(dǎo)光板板材；驅(qū)動壓印機(jī)，在板材一表面預(yù)定區(qū)域上壓印第一凹槽；變換不同形狀的壓頭，在板材表面另一預(yù)定區(qū)域上壓印不同形狀的第二凹槽；重復(fù)上一步驟多次，在板材表面不同預(yù)定區(qū)域上壓印不同形狀的多種凹槽。
8.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)光板的制備方法，其特征在于壓頭包括球形壓頭、柱形壓頭以及錐形壓頭。
9.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)光板的制備方法，其特征在于壓印機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括活用線性馬達(dá)驅(qū)動或壓電材料驅(qū)動。
10.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)光板的制備方法，其特征在于壓印機(jī)上設(shè)置一電子控制裝置，用以控制壓頭變換以及壓印深度、壓印方向或壓印步長。
11.如權(quán)利要求7所述的導(dǎo)光板的制備方法，其特征在于預(yù)先在導(dǎo)光板板材至少一表面上形成圖案，在該表面上按該預(yù)定圖形規(guī)則壓印凹槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光板及其制備方法。該導(dǎo)光板包括一入光面、一出光面及一與出光面相對的反射面，該三個面中至少一面上形成有多個軸向截面為圓弧形的凹槽和軸向截面為角形的凹槽，該兩種凹槽按預(yù)定光學(xué)圖形規(guī)則排布。該軸向截面為圓弧形的凹槽能調(diào)整光束面均勻度；軸向截面為角形的凹槽能調(diào)整光束方向性，使光束從導(dǎo)光板出光面一定分布角度內(nèi)射出，增強(qiáng)該范圍內(nèi)光束亮度。因此，本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板能使其出光面出射的出射光均勻明亮，適合應(yīng)用于非自發(fā)光平面顯示器的背光模組中。本發(fā)明還提供該導(dǎo)光板的制備方法。
文檔編號B30B1/00GK1716026SQ20041002798
公開日2006年1月4日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者中川威雄, 中村文夫, 后藤典雄, 李軍旗 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司