一种具有凹陷微结构的导光片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有凹陷微结构的导光片及其制作方法。导光片包含基片和结构层，结构层中包含表面与基片表面的距离小于结构层厚度的凹陷微结构。在导光片结构层中的至少一个区域中，凹陷微结构的位置按设定的规律或随机分布,凹陷微结构的密度沿至少一个方向逐渐变化。本发明专利技术公开的导光片制作方法包括设计阻光图案及其分布，在导光片基片上提供可光聚合的材料混合物涂层，用能量辐射通过掩模板选择性地使涂层上的材料混合物聚合以及除去涂层上未聚合的材料混合物，使被除去的材料混合物在涂层中所留下的空间形成与所述阻光图案及其分布和所采用的材料混合物相对应的凹陷微结构。本发明专利技术导光片的应用范围包括液晶显示器的背光源和LED照明组件，可更有效地提高光的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液晶显示器背光源和LED照明领域，具体地说，本专利技术涉及一种用于液晶显示器背光源和LED照明组件的导光片及其制作方法。
技术介绍
液晶显示器的背光源分为直下式和侧光式。直下式背光源采用光源，如LED，放置在液晶面板下侧的方式。直下式背光源虽然具有较高出光亮度的优点，但受达到光均匀分布所需要的光源与液晶面板距离要求的限制，很难实现薄型化。侧光式背光源中，光源放置于液晶面板的侧面，适合于实现液晶显示器的薄型化。液晶显示器的侧光式背光源中的导光片是液晶显示器中最重要的光学元件之一。导光片中通常含有凸起的散射点，使来自位 于导光片侧面的光源的光，变为向液晶显示器面板的背面照射的相对均匀分布的面光源。凸起的散射点虽然在使从侧面入射的光变为相对均匀的面光源中起到非常重要的作用，但凸起散射点增加了光在导光片内传播的路径和导光片的厚度，并且很难控制经散射点散射后光的传播方向，因而对光的利用率产生很大的影响。在液晶显示器背光源和LED照明领域，急需一种能提高光利用率、降低光源能耗的高性能导光片及其制作方法。
技术实现思路
本专利技术公开一种导光片，含有基片和结构层。所述导光片是指硬性、不易弯曲的导光板或可弯曲的导光膜。导光片基片具有透明光学特性。合适的作为基片的材料包括聚碳酸脂(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)和聚对苯二甲酸(PET)。然而，基片材料不受特别限制。任何具有光学透明特性的材料都可作为基片材料。基片的厚度与光源的尺寸和性能相关，一般地，厚度可在O. f 10毫米的范围内。导光片的结构层位于基片的表面上。结构层含有多个凹陷的微结构。所述凹陷微结构为表面凹陷，即凹陷微结构表面离导光片表面的距离小于结构层厚度的结构。凹陷微结构的形状可为截面为三角形的微棱镜。凹陷微棱镜的长度可与设定的方向一致，或与设定的方向所成的角度随机分布。凹陷微结构或可含有非平面状的弯曲表面，并且没有明显的分界线来区分凹陷微结构的表面部分。凹陷微结构的非平面状弯曲表面可为球面，椭球面，抛物面或其他合适的弯曲表面。含有非平面状的弯曲表面的凹陷微结构与基片表面的截线为渐变的非直线状的线条，渐变的非直线状的线条可为圆、椭圆、抛物线或其他合适曲线。本专利技术所公开的导光片结构层中的凹陷微结构，在导光片的至少一个区域内，其位置可按设定的规律，或随机地分布，其密度(单位面积内凹陷微结构的数量)随着离入光处距离的增加而逐渐增大。本专利技术所公开的导光片结构层中的凹陷微结构，其凹陷表面可为光滑表面。所述光滑表面的光学特征为当光入射到该表面时，该表面对光线主要起折射作用，光线的入射和出射方向遵循描述入射和出射光线的斯奈尔定律(Sne 11 Law)。本专利技术导光片上凹陷微结构的凹陷表面或可包含具有进一步表面细微结构的粗糙表面。所述粗糙表面的光学特征为当光入射到该表面时，该表面对光线的作用包含散射，对应于单一方向的入射光线，出射光线分布于一定的角度范围。粗糙表面的进一步表面细微结构可为点状凹凸结构，描述点状凹凸细微结构的尺寸，如点状凹凸细微结构中凸起部分最大截面的直径，显著地小于描述凹陷微结构的最小尺寸，如凹陷微棱镜最大截面的短边长度，或具有非平面状弯曲表面的凹陷微结构最大截面的直径或短轴长度。粗糙表面的进一步表面细微结构可为凹凸线状结构。描述凹凸线状细微结构的尺寸，如凹凸线状细微结构中凸起部分最大截面的宽度，显著地小于描述凹陷微结构的最小尺寸，如凹陷微棱镜最大截面的短边长度，或具有非平面状弯曲表面的凹陷微结构最大截面的直径或短轴长度。所述的显著地小于是指描述凹陷细微结构的尺寸小于描述凹陷微结构最小尺寸的三分之一。本专利技术公开的导光片含有至少一个入光处，如导光片的一个侧面或两个邻近侧面形成的夹角。光源放置于导光片入光处附近。从光源发出的光经入光处进入导光片，通过导光片中凹陷微结构对光的作用，从导光片的表面离开导光片。从导光片出射的光的空间分布和角度分布可通过对凹陷微结构的形状、大小、取向、表面特征或位置分布来调节。本专利技术公开的导光片，根据光源配置，或从导光片出射的光的空间和角度分布的需要，凹陷微结构的位置或可按设定的规律分布，所述的设定的规律包括等距离分布、凹陷·微结构的密度与离入光面的距离成线性或指数关系、或其他合适的规律。本专利技术公开的导光片或可包含第二微结构区域，例如，邻近LED阵列光源的微结构区域。所述的第二微结构区域，可含有与第一微结构区域不同形状、大小、取向、表面特征或位置分布的微结构。第二微结构区域可为凹陷微结构组成的区域，或凸起微结构组成的区域，或凹陷和凸起微结构共同组成的区域。所述的第二微结构区域可为以消除或减小由分立的LED光源产生的亮暗相间的不均匀性为目的而设计的区域。本专利技术导光片或可包含多余两个的微结构区域。本专利技术公开的导光片的结构层可由光聚合材料选择性地接收能量辐射而形成。本专利技术公开的导光片的制作方法包括设计光学掩模板。光学掩模板含有光线不能通过的阻光图案，阻光图案的位置分布和形状与导光片中的凹陷微结构位置分布和形状相对应。阻光图案之间由透光部分连接。光学掩模板中的阻光图案可为矩形图案。矩形阻光图案可为图案内各处光密度(Optical Density or 0D)相同的阻光图案，或沿一个或多个方向光密度递增或递减的图案，或从中心沿一个或多个方向光密度递增或递减的图案(灰度或GrayScale)。矩形阻光图案的长边可沿设定方向排列，或与设定方向所成的角度在一定的范围内随机或接近随机分布。本专利技术公开的掩模板中的阻光图案或可为圆形图案。其他形状的阻光图案，如椭圆、三角形、六角形、八角形等都可用于本专利技术的阻光图案。本专利技术公开的掩模板中的阻光图案或可含有两种或多种形状或大小的阻光图案。本专利技术公开的掩模板或可含有两个或多个由不同形状、大小或位置分布的阻光图案形成的区域。本专利技术掩模板的至少一个区域内，阻光图案的位置按设定规律或随机分布，且阻光图案的密度(单位面积内矩形阻光图案的数量)随离入光处距离的增加逐渐增大。本专利技术公开的导光片制作方法包括在导光片的基片上提供材料混合物。所述材料混合物为可光聚合材料，包含一种或多种可光聚合组分，加上一种或多种光引发剂。作为选择，如果使用不需要光引发剂的可光聚合材料，则可省去光引发剂。所述混合物还可包含一种或多种不可光聚合材料组分，如固体颗粒、液体等。材料混合物可通过括刀涂布、缝模涂布或其他合适的方法涂布在导光片基片上，形成一涂层。涂层的厚度可在5微米与500微米之间，优选地在15微米和100微米之间。本专利技术公开的导光片制作方法还包括使用准直或接近准直的能量辐射，如紫外光、可见光、电子束等，通过掩模板选择性地使涂层中的材料混合物聚合。本专利技术公开的导光片制作方法还包括使用溶剂，如甲醇、丙酮、水、异丙醇或其他合适的一种或多种溶剂或溶剂混合物，洗涤被选择地聚合的材料混合物涂层，从而除去涂层中未聚合的部分。未聚合的材料混合物被除去后在涂层中所留下的空间形成与所述阻光图案和所采用的材料混合物相对应的凹陷微结构。凹陷微结构和在选择性聚合过程中聚合的材料混合物形成导光片的结构层。本专利技术，通过设计适当的阻光图案及其分布和制备适当的材料混合物，可形成具有不同形状、大小、取向、表面特征和位置分布的凹陷微结构，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导光片，含有基片和结构层，基片具有透明光学特性，结构层由可聚合材料经聚合后形成，结构层至少包含一个区域的有表面凹陷的微结构，其特征在于所述的凹陷微结构表面离导光片表面的距离小于结构层厚度的结构，凹陷微结构的位置随机或按设定规律分布、密度沿至少一个方向逐渐变化。2.根据权利要求I所述的导光片，其特征在于所述的结构层中凹陷微结构的截面为三角形的凹陷微棱镜或侧面由弧状表面连接的凹陷微棱镜。3.根据权利要求2所述导光片，其特征在于所述的结构层中凹陷微棱镜具有设定的取向。4.根据权利要求2所述的导光片，其特征在于所述的结构层中凹陷微棱镜具有不同的取向，凹陷微棱镜的取向在设定方向的两侧随机分布。5.根据权利要求I中所述的导光片，其特征在于所述的凹陷微结构表面为非平面状的弯曲表面，并且没有明显的分界线来区分各个侧面。6.根据权利要求I所述的导光片，其特征在于所述的凹陷微结构在XZ平面的截面为圆形或椭圆形的一部分，或三角形或顶角为弧状的三角形。7.根据权利要求I所述的导光片，其特征在于所述的凹陷微结构的表面或至少一个侧面为光滑表面，或含有细微结构的粗糙表面。8.一种制作权利要求I导光片的方法，包括 .1)、设计和制作掩模板设计和制作具有多个阻光图案的掩模板，阻光图案之间由透光部分连接，掩模板的至少一个区域中，阻光图案的位置随机或按设定规律分布，阻光图案的密度沿至少一个方向逐渐变化； .2)、确定材料混合物材料混合物含有一种或多种可光聚合组分，例如丙烯酸树脂，聚酯树脂，聚氨脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：路志坚，杨星，张亚荣，杨云胜，
申请(专利权)人：丹阳博昱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：