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Title:
LIGHT GUIDE SHEET COMPRISING OPTICAL MICRO STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/159687
Kind Code:
A1
Abstract:
A light guide sheet comprising an optical micro structure and a manufacturing method thereof. The light guide sheet comprises at least one light incident surface (107) and the optical micro structure (102) formed after polymerization of photo-polymerizable material, and the position of the optical micro structure (102) is randomly distributed within at least one region on surface of the light guide sheet, and the density of the micro structure (102) gradually varies in at least one direction. The method for manufacturing the light guide sheet comprises: a mask plate pattern is designed, which is randomly distributed within at least one region and whose density gradually varies in at least one direction; a photo-polymerizable material mixture coating is provided on a light guide sheet substrate; the material mixture of the coating is selectively polymerized by using energy radiation with the mask plate pattern, and unpolymerized material mixture on the coating is removed. The application range of the light guide sheet comprises a backlight source of a liquid crystal display and a LED (Light Emitting Diode) illumination module.

Inventors:
LU ZHIJIAN (US)
YANG XING (CN)
ZHANG YARONG (CN)
YANG YUNSHENG (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/074512
Publication Date:
October 31, 2013
Filing Date:
April 22, 2013
Export Citation:
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Assignee:
BRIVU TECHNOLOGIES DANYANG CO LTD (CN)
International Classes:
G02B5/02; F21V5/00; G02F1/13357; G03F7/00
Domestic Patent References:
WO2011039864A12011-04-07
Foreign References:
CN102410495A2012-04-11
CN101324681A2008-12-17
CN102621624A2012-08-01
CN1420369A2003-05-28
JP4316559B22009-08-19
Attorney, Agent or Firm:
ZHISHI LAW FIRM OF INTELLECTUAL PROPERTY (CN)
南京知识律师事务所 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、一种含有光学微结构的导光片,导光片的至少一个表面上含有多个由可光聚 合材料经聚合而形成的微结构, 其特征在于: 所述的微结构的位置在导光片的至少 一个表面上的至少一个区域内随机或按设定的规律分布、 密度沿至少一个方向逐渐 变化。

2、根据权利要求 1所述的一种含有光学微结构的导光片, 其特征在于: 所述的 微结构含有底面和多个表面, 底面位于导光片基片的一个表面上; 微结构具有一定 的取向, 微结构的取向角度在设定的角度范围内随机或接近随机分布。

3、根据权利要求 2所述的一种含有光学微结构的导光片, 其特征在于: 所述的 微结构的至少两个侧面与底面形成不同的夹角; 至少一个夹角为大于 90°的钝角。

4、根据权利要求 1所述的一种含有光学微结构的导光片, 其特征在于: 所述的 微结构含有底面和表面; 底面位于导光片基片的一个表面上, 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, 微结构与基片表面交线为 渐变的非直线状的线条。

5、根据权利要求 4所述的一种含有光学微结构的导光片, 其特征在于: 所述的 微结构表面为球形的一部分或椭球形的一部分或抛物面的一部分。

6、根据权利要求 1所述的一种含有光学微结构的导光片, 其特征在于: 所述的 微结构的表面或至少一个侧面为光滑表面, 或微结构的表面或至少一个侧面为含有 细微结构的粗糙表面。

7、根据权利要求 1所述的一种含有光学微结构的导光片, 其特征在于: 所述的 导光片的至少一个表面上的至少一个区域内含有不同形状、 大小、 取向、 表面特征 或位置分布的微结构。

8、 一种制作权利要求 1所述的导光片的方法, 其特征在于: 包括: 设计和制作具有多个透光开口的掩模板, 在掩模板的至少一个区域内, 透光开 口的位置随机或按设定的规律分布, 密度沿至少一个方向逐渐变化;

在导光片基片上提供可光聚合材料混合物涂层;

用能量辐射通过掩模板照射材料混合物涂层, 以选择性地使所述可光聚合材料 聚合; 除去在用能量辐射照射掩模板后留下的未聚合的可光聚合材料, 从而在导光片 的至少一个区域内形成位置随机或按设定的规律分布, 密度沿至少一个方向逐渐变 化的微结构区域。

9、根据权利要求 8所述的制作导光片的方法,其特征在于: 所述掩模板的至少 一个区域内的透光开口包含矩形开口, 矩形开口的取向在一定角度范围内随机或接 近随机分布。

10、 根据权利要求 8所述的制作导光片的方法, 其特征在于: 掩模板的至少一 个区域内包含边线具有非直线形状的透光开口。

1 1、根据权利要求 10所述的制作导光片的方法, 其特征在于: 掩模板至少一个 区域内包含的透光开口非直线形状的边线为圆形或椭圆形。

12、 根据权利要求 8所述的制作导光片的方法, 其特征在于: 所述掩模板的至 少一个区域中具有不同形状、 大小、 取向或位置分布的透光开口。

Description:
一种含有光学微结构的导光片及制作方法

技术领域

本发明涉及液晶显示器背光源和 LED照明领域, 具体地说,本发明涉及一种 用于液晶显示器背光源和 LED照明组件的导光片及其制造方法。

背景技术

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。导光片使来自位于导光片侧面的光源的 光,通过与制作在导光片背面的散 射点、与导光片背面邻近的反射面、及放置于 导光片出光面上方的扩散膜和聚光 膜的作用,变为向液晶显示器面板的背面照射 的相对均勾并具有一定的角度分布 的面光源。 导光片背面的散射点通常为通过印刷, 如丝网印刷, 而形成的含有扩 散成分的散射点。如此形成的散射点, 虽然在使从侧面入射的光变为相对均勾的 面光源中起到非常重要的作用, 但对光的利用率产生很大的影响。 同时, 由于制 作工艺和光学性能的限制, 如此形成的散射点很难满足高性能液晶显示器 , 如智 能手机、平板电脑的要求。虽然喷墨打印、射 出成型等方法也正被研究应用于制 作导光片中散射点, 高昂的设备成本和工艺要求,及所形成的散射 结构较低的光 学性能, 限制了这些技术的广泛应用。

发明内容

本发明导光片及其制作方法克服了丝网印刷、 喷墨打印、射出成型等制作方 法和相应导光片的缺陷, 提供一种含有光学微结构的导光片及制作方法 。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的: 一种含有光学微结构的导光 片,含有基片和位于基片表面上的由可光聚合 材料聚合后形成的多个微结构, 导 光片基片具有光学透明特性。 合适基片材料包括聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、 聚碳酸脂 (PC)、 聚乙烯醇 (PVA)和聚对苯二甲酸 (PET)。 导光片基片含有至 少一个入光面, 从邻近入光面的光源发出的光通过入光面进入 导光片。本发明导 光片的至少一个区域内, 微结构的位置按设定规律或随机分布, 其密度(单位面 积内微结构的数量)随离入光面距离的增加而 逐渐增大。导光片中的微结构可包 含截面为三角形的微棱镜。微棱镜的取向可在 设定方向的两边的一定角度范围内 随机或接近随机分布。在一定角度范围内随机 或接近随机取向的微棱镜使从导光 片相应区域出射的光在空间具有均勾的分布, 并一定程度地向导光片法线方向集 聚。导光片上的微结构或可包含与底面形成对 称或非对称夹角的侧面。如导光片 上的微结构包含与底面形成非对称夹角的侧面 时,微结构的一个侧面与底面形成 的夹角或可为大于 90°的钝角, 相应的微结构为向一边倾斜的微结构。 这种倾斜 的光学微结构对以特定方向进入导光片的光可 更加有效地控制从导光片射出的 光的方向和分布。

本发明导光片上微结构还可包含金字塔或顶部 截断的金字塔形光学微结构。 本发明导光片上的微结构或可包含含有底面和 非平面状的弯曲表面的光学 微结构。微结构与导光片的一个表面的交线为 渐变的非直线状的线条。所述具有 非平面状的弯曲表面的微结构没有明显的分界 线来区分微结构侧面各个部分。微 结构与导光片表面的交线可为圆形、椭圆形, 或其他合适的形状。 导光片上的含 有非平面状弯曲表面的光学微结构可为球形、 椭球形、 抛物形、 锥形、 顶部截断 的锥形或其他合适形状的光学微结构。

本发明导光片可包含表面可为光滑表面的微结 构。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 (Snel l Law) 0 本发明导光片或可包含 具有进一步表面细微结构的粗糙表面的光学微 结构。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。

本发明微结构由可光聚合材料接收能量辐射后 聚合形成。导光片中的微结构 并不限于一种形状、 大小, 取向、 表面特征和位置分布。 本发明导光片可包含不 同形状、 大小, 取向、 表面特征或位置分布的微结构。 不同形状、 大小、 取向、 表面特征或位置分布的微结构可包含在导光片 中的同一区域或不同的区域中。

从本发明导光片出射的光的空间分布和角度分 布可通过对微结构的形状、大 小、取向、表面特征和位置分布来调节。微结 构位置和取向的随机分布消除或减 少了由于规则排列和取向所产生的干涉和衍射 现象。

本发明导光片的制作方法包括设计含有透光开 口和阻光部分的光学掩模板。 透光开口的位置分布和形状与导光片中的微结 构的位置分布和形状相对应。透光 开口可为各处透光率相同的开口, 或沿一个或多个方向透光率递增或递减的开 口, 或从中心沿一个或多个方向透光率递增或递减 的开口 (灰度或 Gray Scale透 光开口)。 掩模板的一边对应导光片的入光面。 在掩模板的至少一个区域内透光 开口的位置随机或按设定的规律分布,密度随 离对应导光片入光面的边的距离的 增加逐渐增大。

掩模板的至少一个区域内可包含矩形的透光开 口,矩形透光开口的长边的取 向可在一定角度范围内随机或接近随机分布。 掩模板的至少一个区域内,透光开 口或可为圆形, 或边线为其他非直线状的图形, 如椭圆形。本发明掩模板通常包 含一衬底基片, 衬底基片可采用高平整度的玻璃, 如石英玻璃、 钠钙玻璃、 或硼 硅玻璃。通过溅射或蒸发的方式在玻璃表面淀 积一金属铬层。金属铬具有阻挡紫 外光、可见光或电子束等能量辐射通过的作用 。在铬层上涂上光学光刻胶或电子 束光刻胶,按设计图案,对光刻胶通过光学或 电子束方式进行曝光,再经过蚀刻, 得到具有透光和阻光部分的掩模板。含有所述 掩模板图案的掩模板或可为柔性掩 模板。 柔性掩模板可包含一聚酯基层, 具有较好的尺寸稳定性; 乳剂层, 如银盐 乳剂层, 提供透光和阻光的图案; 粘结层, 促进乳剂层和聚酯基层间的附着力; 保护层, 保护银盐乳剂层不被破坏。 所述乳剂, 意为任何可涂在聚酯基层上, 并 能构成透光和阻光图案的物质。

本发明导光片的制作从制备材料混合物开始。 所述材料混合物包含一种或多 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。 "可光聚合"材料或 "光致聚合"材料 是指通过能量辐射, 如紫外光、 可见光、 电子束等聚合或固化的材料。 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。 基片, 如聚 碳酸脂 (PC)、 聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、 聚乙烯醇 (PVA) 或聚对苯二甲 酸 (PET), 放置于掩模板上。 在基片和掩模板之间可施加折射率匹配液体, 如 异丙醇。通过括刀涂布、缝模涂布或其他合适 的涂布方法将材料混合物涂布在基 片上, 形成涂层。 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。 材料混合物或可先涂布在导光片的基片上, 再将涂布有材料混合 物的导光片基片放置于所述的掩模板上。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, 通过掩模板的透光开口, 选择性地使涂层中材料混合 物聚合,并形成与之相应的固体结构。所述的 材料混合物中,还可包含附加材料, 例如抗静电剂、 抗括伤剂、 流平剂、 消泡剂等。 接下来, 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, 形成与所述掩模板图案和所 采用的材料混合物相对应的微结构。通过设计 适当的掩模板图案和制备适当的材 料混合物,可形成具有不同形状和表面特征的 微结构, 从而对入射光产生不同的 折射、 散射等光学效果。

本发明,光源发出的光由入光面进入导光片, 通过与制作在导光片至少一个 表面上的光学微结构、与导光片背面邻近的反 射面、及放置于导光片出光面上方 的扩散膜和聚光膜的作用,变为向液晶显示器 面板的背面照射的相对均勾并具有 一定的角度分布的面光源。根据导光片表面上 微结构的光学性能和面光源空间和 角度分布的要求, 或可省去导光片出光面上方的扩散膜或聚光膜 。制作在导光片 的至少一个表面上的光学微结构具有较高的光 学性能,能满足高性能液晶显示器 背光源和 LED照明组件, 智能手机、 平板电脑的要求。

附图说明

图一描述本发明一示例导光片,含有可光聚合 材料经聚合形成的, 并随机取 向的微棱镜。

图二描述本发明示例导光片上微棱镜的取向角 度。

图三描述另一示例导光片,含有可光聚合材料 经聚合形成形成的, 并随机取 向的微棱镜。

图四描述本发明另一示例导光片上微棱镜的取 向角度。

图五描述本发明导光片上一示例光学微结构。

图五 (a)描述一示例光学微结构在 XZ平面上的截面。

图五 (b)描述另一示例光学微结构在 XZ平面上的截面。

图六 (a)描述本发明导光片上一金字塔形的光学微结 构。

图六 (b) 描述本发明导光片上一顶部截断的金字塔形光 学微结构。

图七描述本发明第三示例导光片,含有可光聚 合材料经聚合形成的, 并包括 弯曲表面的微结构。

图八 (a)描述本发明导光片上具有弯曲表面的示例光 学微结构。

图八 (b)描述本发明导光片上具有弯曲表面的示例光 学微结构在 XY平面上 的截面。

图九 (a)描述本发明导光片上一示例锥形光学微结构 。 图九 (b)描述本发明导光片上一顶部截断的锥形光学 微结构。

图十为具有细微结构的顶面和非平面状弯曲表 面的微结构实例的 SEM照片。 图十一描述一种用于制作本发明导光片的示例 掩模板图案。

图十二描述一种用于制作角落入光的导光片的 示例掩模板图案。

图十三描述另一种用于制作本发明导光片的示 例掩模板图案。

图十四描述本发明导光片的示例制作方法。

图十五描述含有本发明导光片的示例光源模组 。

具体实施方式

由图一所示, 本发明导光片含有基片 101和多个微结构 102。 导光片基片 101含有与 XY平面平行的 -Z表面 103和 +Z表面 104, 与 XZ平面平行的 _Y侧面 105和 +Υ侧面 106, 及与 ΥΖ平面平行的 -X侧面 107和 +Χ侧面 108。 微结构 102 位于 -Ζ表面上。 由 LED阵列 109组成的光源放置于导光片的 -X侧面 107附近。 导光片的 -X侧面因此称为入光面。

导光片基片 101具有光学透明特性。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。

如图一所示, 位于导光片 -Z侧面 103上的微结构 102为截面为三角形的 微棱镜。 微棱镜的位置在导光片 -Z 侧面上随机分布, 但密度 (单位面积内微棱 镜的数量)随着离入光面距离的增加而逐渐增 大。设定微棱镜的长边方向为微棱 镜的取向,可由图二所示的微棱镜在 XY平面上的投影 201与 Y方向的夹角 β表示。 分布于 Υ方向两侧的角度用正负来区分。 本示例导光片微棱镜的取向在 Υ方向 的两边的一定角度范围内随机或接近随机分布 , 例如在 Υ方向的两边 -3(Γ30°的 角度范围内随机或接近随机分布。 微棱镜取向角度 β的总和为导光片中微棱镜的 平均取向。微棱镜平均取向可沿 Υ方向,即取向角度的总和为零,或沿其他方 , 即取向角度的总和不为零。

从光源 109发出, 并由入光面 107进入导光片的光, 由于微结构对其的折 射或散射,可从含有微结构的 -Ζ表面 103,或从与 -Ζ表面 103相对的 +Ζ表面 104 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 过对微结构的形状、 大小、 取向、 表面特征和位置分布来调节。 位置随机分布, 密度随离入光面逐渐 增加,并在一定角度范围内随机取向的微棱镜 使从导光片出射的光在空间具有均 勾的分布, 并一定程度地向导光片法线方向集聚。微结构 位置和取向的随机分布 消除或减少了由于规则排列和取向所产生的干 涉和衍射现象。

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 , 示例中的 微棱镜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、微棱 镜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。本示例中微 棱镜或可沿设定的方向取向, 如微棱镜长边沿 Y方向。

图三描述本发明另一示例导光片。本示例导光 片含有基片 301和多个微结 构 302。 导光片基片 301含有与 XY平面平行的 -Z表面 303和 +Z表面 304, 与 XZ 平面平行的 -Y侧面 305和 +Y侧面 306, 及与 YZ平面平行的 -X侧面 307和 +X侧 面 308。本示例导光片基片在 -X侧面 307和 +Y侧面 306之间含有一入光侧面 309。 入光面 309可为一平面或弯曲面, LED光源 310放置于入光面 309前方。 从 LED 光源发出的光经入光面 309进入导光片。 微结构 302位于导光片的 -Z表面 303 上。 微结构的位置在导光片 -Z 表面上随机分布, 但密度 (单位面积内微棱镜的 数量)随着离入光面距离的增加而逐渐增大。 本示例导光片上微结构的取向, 可 由图四所示的微结构在 XY平面上的投影 401与以 LED光源在 XY平面上的投影 402 为圆心的圆弧的切线的夹角 a来表示。 分布于圆弧外侧和内侧的角度用正负 来区分。本示例导光片上微结构取向角度的大 小和正负在设定的角度范围内,例 如在相应的圆弧切线两边 -3(Γ30°的角度范围内, 随机或接近随机分布。 微结构 取向角度的总和为平均取向角度。 根据导光片、 LED光源的特点及导光片出光的 要求, 微结构的平均取向角度可为零度或设定的其他 角度。

图五描述一示例光学微结构 500。 示例光学微结构含有一底面 501,前侧 面 502, 后侧面 503, 端面 504和 505。 示例光学微结构的前侧面 502和后侧面 503由弧状的表面 506连接。 底面 501与 XY平面平行并位于导光片 _Z侧面上。 图五 (a) 描述该微结构在 XZ平面上的截面。底面 501,前侧面 502,后侧面 503, 和弧状表面 506与 XZ平面平行的截面的截线分别由 501a、 502a, 503a和 506a 表示。 本示例中, 截线 501a和 502a所形成的角度 与截线 501a和截线 503a 形成的角度 (¾都为锐角 (〈90°)。 如 =(¾, 侧面 502和 503相对于与底面垂直的 方向 (Z ) 对称。 图五 (b ) 描述另一光学微结构, 含有如图五中 502和 503所示前侧面和 后侧面, 但前侧面和后侧面相对于与底面垂直的方向 (Z方向) 非对称地倾斜, 相应侧面与平行于 XZ平面的截线如 502b和 503b所示。 截线 501b和截线 506b 分别为如图五所示的底面 501和顶面 506与 XZ平行的平面所成的截线。 但本示 例微结构中, 由截线 501b和截线 502b构成的角度 为一锐角 (〈90°), 由截线 501b和截线 503b所构成的角度 (¾为一钝角(〉90°)。该示例光学微结构事实 是 一种倾斜的微结构。这种倾斜的光学微结构对 以特定方向进入导光片的光可更加 有效地控制从导光片射出的光的方向和分布。

图六 (a)描述金字塔形的示例光学微结构。该光学微 结构含有一底面 601a, 倾斜的侧面 602a, 603a, 604a, 和 605a。 倾斜的侧面汇聚而形成一顶部 606a。 图六 (b) 描述一顶部截断的金字塔形示例光学微结构。 该微结构含有一与 XY平 面平行的底面 601b, 倾斜的侧面 602b, 603b, 604b, 605b , 和顶面 606b。

图七为本发明导光片的第三示例。导光片含有 基片 701和多个微结构 702。 导光片基片含有与 XY平面平行的 -Z表面 703和 +Z表面 704, 与 XZ平面平行的 -Y侧面 705和 +Y侧面 706,及与 YZ平面平行的 -X侧面 707和 +X侧面 708。微结 构 702位于基片的 -Z表面 703上。 -X侧面 707为导光片的入光面。 709为邻近 于导光片入光面的 LED 光源阵列。 本示例导光片中, 微结构的位置在导光片 -Z 表面上随机分布, 密度(单位面积内微结构的数量)随着离入光 面距离的增加而 逐渐增大。微结构具有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。 微结构 702与 -Z表面 703的交线为渐变的非直线状的线条。

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 , 示例中的 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、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。示例导光片 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。所述的第二微结构区域可消除 或减小由分立的 LED光源产生的亮 暗相间的不均勾性。

图八 (a)描述一含有弯曲表面的示例光学微结构 800。 该微结构包含底面 801和非平面状的弯曲表面 802。 弯曲表面 802可为球面、 椭球面或抛物面的一 部分。 弯曲表面 802可为光滑表面, 或为具有进一步表面细微结构的粗糙表面。 微结构 802与 XY平面平行的面的交线为渐变的非直线状的线 。 图八 (b) 为微 结构 800在 XY平面上的截面,其截线如 803所示。导光片上微结构在 XY平面上 的截线或可为为圆形、 椭圆形, 或其他合适的形状。

图九(a)描述一锥形光学微结构 900a。 该微结构含有一底面 901a, 非平 面状的弯曲表面 902a和顶部 903a。 图九 (b ) 为截断的锥形光学微结构。 该微 结构包含底面 901b, 非平面状的弯曲表面 902b, 和顶面 903b。 非平面状的弯曲 表面和顶面可为光滑表面, 或具有细微结构的粗糙表面。 图十为一具有细微结构 的顶面和非平面状弯曲表面的微结构实例的 SEM照片。 微结构 1001的顶面含有 点状凹凸细微结构 1002, 非平面状的弯曲表面上含有沿微结构弯曲表面 径向的 线状凹凸细微结构 1003。 光线通过具有细微结构的粗糙面时产生由于粗 糙面而 引起的散射, 使从本发明导光片出射的光达到均勾分布的效 果。

值得一提的是,适合于本发明的导光片上的微 结构并不限于示例中所描述 的微结构。任何含有对光具有折射或散射作用 的表面的微结构都可用于本发明的 具体实施。 导光片中的微结构并不限于一种形状、 大小、 取向、 表面特征和位置 分布的微结构, 本发明导光片可含有不同的形状、 大小、 取向、 表面特征和位置 分布的微结构。

本发明导光片的制作方法包括以下步骤。

设计光学掩模板, 光学掩模板含有透光开口和光线不能通过的阻 光部分。 透光开口的位置分布和形状与导光片中的微结 构的位置分布和形状相对应。图十 一描述一种示例掩模板, 包含透光开口 1101, 透光开口由阻光部分 1102隔开。 透光开口可为各处透光率相同的开口,或沿一 个或多个方向透光率递增或递减的 开口, 或从中心沿一个或多个方向透光率递增或递减 的开口 (灰度或 Gray Scale 透光开口)。 掩模板的一边 1103对应导光片的入光面, 透光开口 1101的位置随 机分布, 密度随离对应导光片入光面的边 1103的距离逐渐增加。

图十一示例掩模板中透光开口 1101为矩形, 单个透光开口的取向与 Y方 向成一角度。 分布于 Y方向两侧的角度用正负来区分。 本示例掩模板中透光开 口的取向在 Y方向的两边的一定角度范围内具有随机的分 ,例如在 Y方向的两 边 -3(Γ30°的角度范围内。其平均取向(与 Υ方向所成角度的总和)可沿 Υ方向, 即微棱镜取向角度 β的总和为零, 或与 Υ方向成一不等于零的角度。 图十一描述 的示例掩模板可用于制作图一所描述的示例导 光片。

图十二描述制作本发明导光片的另一示例掩模 板。 掩模板包含透光开口

1201, 透光开口由阻光部分 1202隔开。 透光开口可为各处透光率相同的开口, 或沿一个或多个方向透光率递增或递减的开口 ,或从中心沿一个或多个方向透光 率递增或递减的开口 (灰度或 Gray Scale透光开口)。 示例掩模板的透光开口为 矩形状,其长边方向设定为开口的取向方向。 本示例掩模板透光开口的取向分布 于以掩模板的一角, 如图中 1203所示, 为中心的圆弧外侧或内侧, 与相应圆弧 在微结构位置的切线所成的角度的大小和正负 在设定的角度范围内,例如在相应 的圆弧切线两边 -3(Γ30°的角度范围内, 随机或接近随机分布。 本示例掩模板可 用于制作如图三所描述的从介于 -X侧面和 +Υ侧面之间的入光面入光的导光片。

图十三描述另一示例掩模板。光学掩模板含有 透光开口和光线不能通过的 阻光部分。透光开口的位置分布和形状与导光 片中的微结构的位置分布和形状相 对应。 本示例掩模板透光开口 1301为圆形, 或边线为其他非直线状的图形, 如 椭圆形。透光开口由阻光部分 1302隔开。透光开口可为各处透光率相同的开 , 或沿一个或多个方向透光率递增或递减的开口 ,或从中心沿一个或多个方向透光 率递增或递减的开口 (灰度或 Gray Scale透光开口)。掩模板的侧边 1303对应导 光片的入光面。透光开口 1301的位置随机分布,密度随离侧边 1303距离的增加 而逐渐增加。 本示例掩模板可用于制作如图七所描述的包含 微结构的导光片。

值得一提的是,适合于制作本发明光学片的掩 模板并不限于上述所描述的 示例掩模板。含有其他形状、大小、取向和位 置分布的透光开口的掩模板都可用 于本发明的具体实施。 掩模板中并不限于一种形状、 大小、 取向、 和位置分布的 透光开口, 同一掩模板中或可采用具有不同形状、大小、 取向和位置分布的透光 开口。掩模板中透光开口的位置分布或可按设 定的规律分布,所述的设定的规律 包括等距离分布、透光开口的密度与离入光边 的距离成线性或指数关系、或其他 合适的规律。掩模板中或可包含第二透光开口 区域, 例如, 邻近入光边的透光开 口区域。所述的第二透光开口区域,可含有与 第一透光开口区域不同形状、大小、 取向或位置分布的透光开口。所述的第二透光 开口区域可用以制作相应的微结构 消除 il^sM、由 ^Vr的 ι,κη 嫄产 Φή ¾暗賴间的不 ¾^ι „ 本发明掩模板通常包含一衬底基片。衬底基片 可采用高平整度的玻璃, 如 石英玻璃、 钠钙玻璃、 或硼硅玻璃。 对玻璃的缺陷密度、 能量辐射, 如紫外光, 可见光或电子束的透过率,和温度膨胀系数都 有一定的要求。通过溅射或蒸发的 方式在玻璃表面淀积一金属铬层。金属铬具有 阻挡紫外光、可见光或电子束等能 量辐射通过的作用。在铬层上涂上光学光刻胶 或电子束光刻胶, 按设计图案, 对 光刻胶通过光学或电子束方式进行曝光,再经 过蚀刻,得到具有透光开口和阻光 部分的掩模板。含有所述掩模板图案的掩模板 或可为柔性掩模板。柔性掩模板可 包含一聚酯基层, 具有较好的尺寸稳定性; 乳剂层, 如银盐乳剂层, 提供透光和 阻光的图案; 粘结层, 促进乳剂层和聚酯基层间的附着力; 保护层, 保护银盐乳 剂层不被破坏。所述乳剂, 意为任何可涂在聚酯基层上, 并能构成透光和阻光图 案的物质。

图十四为本发明导光片制作方法的示例。导光 片的制作从制备材料混合物 开始。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。接着,将基片 1401,例如聚碳酸脂 (PC)、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、 聚乙烯醇 (PVA) 或聚对苯二甲酸 (PET) 或其他合适的基片放置于所述掩模板 1403上。 在基片 1401和掩模板 1403之间可施加折射率匹配液体, 如异丙醇。 接下来,通过括刀涂布、缝模涂布或其他合适 的涂布方法将材料混合物涂布在基 片 1401上, 形成涂层 1402。 涂层 1402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。 作为选择, 可在导光片的基片上先涂布材料混 合物, 再将涂布有材料混合物的导光片基片放置于所 述的掩模板上。接下来, 使 准直或接近准直的能量辐射, 如紫外光、可见光、 电子束等, 通过掩模板的透光 开口, 选择性地使涂层 1402中材料混合物聚合, 并形成与之相应的固体结构。 所述的材料混合物中, 还可包含附加材料, 例如抗静电剂、 抗括伤剂、 流平剂、 消泡剂等。 接下来, 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, 形成与所述掩模板图案和所采用的材料混合物 相对应的微结构。 通过设计适当的掩模板图案和制备适当的材料 混合物,可形成具有不同形状、大 小、取向和表面特征的微结构,从而对入射光 产生不同的折射、散射等光学效果。 图十五描述一含有本发明导光片的示例光源模 组。 本发明导光片 1501的 入光面 (-X侧面) 装有 LED阵列 1502。 与含有微结构的导光片表面 (-Z表面) 邻近的是一反射层 1504。反射层可为镜面反射层, 或郎伯(Lambertian)反射层。 从 LED阵列发出的光通过入光面 (-X侧面)进入导光片, 照射到导光片上的微 结构后或从导光片的出光面 (+Z表面) 直接出射, 或从含有微结构的表面 (-Z 表面) 出射, 并由反射层发射后再次进入导光片, 并由导光片的出射面出射。 导 光片 1501中微结构形状、 大小、 取向表面特征和位置分布, 可使从出光面出射 的光均勾分布, 或同时起到使出射光显著地向导光片光源的法 线方向集中的效 果。 本示例导光片中的微结构位于邻近反射面 1504的 -Z表面上, 导光片中的微 结构或可位于远离反射面 1504的出光面 +Z表面上。 导光片 1501的出光面一边 或可放置如 1503所示的一层或多层其他光学膜片, 如扩散片, 棱镜片, 或集扩 散和聚光为一体的综合性能膜片, 以达到更优的扩散或聚光效果。

以上所述仅为描述本发明的具体实施方式, 并不用于限制本发明。 在本发明 的精神和原则之内,可以有各种更改和变化, 但均应包含在本发明的保护范围之 内。