专利名称：一种背光模组用光扩散片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及用于均匀照明的背光模组，具体涉及背光模组中的光扩散膜的制作方
法，适用于液晶显示装置的背光模块，也适用于基于光扩散片结构的投影屏幕。
背景技术：
现今液晶显示装置多采用从液晶面板背面照射的背光型照明方式，有侧光型、垂 直型等背光装置。以笔记本用的侧光型照明方式的背光模组为例，如附图1所示，其具备 灯管l，为半导体照明或者冷光源照明，呈线状作为光源；反射片2 ;导光板7，呈方形板状； 下光扩散膜8，其具有透明基板4，底部具有防黏结材料3，顶部具有扩散层5 ;棱镜格栅膜6 位于上光扩散膜9的下侧。 上述的侧光照明液晶显示模组具有的功能如下首先，灯管1向导光板7射出光 线，会受到导光板7顶面的微结构引导从其表面射出；其次，由导光板2导出的光线进入下 光扩散膜8，并被光扩散膜8所扩散，由其表面射出；紧接着，由下光扩散膜8出射的光线射 入棱镜格栅膜6，并经由棱镜以在近法线方向向外射出；然后由棱镜格栅膜6出射的光线进 入上光扩散膜9，经过进一步扩散均匀化后进入液晶部分10。 液晶背光显示模组中的光扩散膜通常具备透明基材层4和光扩散层5。黏结层3
是为了防止光扩散膜的背面与导光板7的表面密合产生干涉条纹，造成困扰。 光扩散片的主要功能有两个第一个为有效利用图像光以确保屏幕高亮度，光可
以限制性地向所估计观察者存在区域扩散和发射。第二个功能为屏幕边缘部分的亮度得到
提高以减小亮度的不均匀性，其中屏幕的边缘部分与屏幕中心部分亮度不均就视角而言是
不利的。 常见的光扩散片制作方法，其一是热处理铸模法，将主要材料例如甲基丙烯酸甲 酯(MMA)、偶氮二异丁晴(AIBN)、聚(甲基)丙烯酸甲基，聚(甲基)丙烯酸乙基等的(甲 基)丙烯酸单体或聚合体、聚乙烯对苯二甲酯、聚丙烯对苯二甲酯等的聚酯、聚碳酸酯、聚 苯二烯、聚甲基戊烯等的热可塑性树脂，或是硬化树脂类、透明玻璃类、透明陶瓷类等，经充 分的搅拌混合或者熔融，覆于薄膜表面；其二是涂布方法(中国发明专利CN 101029940A)， 将混合复数球状散射粒子及复数非球状散射粒子，材料组成为玻璃、亚克力或者有机高分 子等，利用喷涂、UV胶涂布或者印刷等工艺接合于基底表面；其三是机械加工方法(中国发 明专利CN1734290A)，在转移辊上连续改变切割工具的切入量，在转移辊表面形成多个微透 镜图案，然后施加接触粘合步骤，将吸收能量和利用能量固化的树脂材料施加到转移辊表 面，然后将基膜和树脂接触粘合并硬化。
这些方法存在以下一些主要缺点 1)热处理铸模法过程需要花上4 8个小时，制作效率低。 2)涂布方法中，为提高光扩散膜均匀扩散的效果，必须增加粒子的堆叠密度，由于 材料涂覆不均，无法充分地达成均匀光扩散。涂布方法还有一个主要缺点在于，由于扩散膜 基材、黏结剂、扩散粒子使用不同材料(如合成树脂)，因此容易因热或者紫外线等造成变形或变色(黄化)。当微小扩散粒子与黏合剂密合性不足时，也会导致强度变差及光线透过 率下降。 3)机械加工方法虽然较灵活，但需要高精密机械加工设备，导致生产成本提高和 效率下降。 因此，在保证光扩散膜的光学特性和使用寿命的前提下，需要寻求一种加工方便、 制作效率高的光扩散膜的制作方法。
发明内容
本发明目的是提供一种光扩散片及其制作方法，通过方法的改进，降低生产成本， 以较便捷的技术实现高品质的光扩散片的制作，所制作的光扩散片适用于液晶背光显示模 组，也适用于基于光扩散片的投影屏幕。 为达到上述目的，本发明的总体构思是，利用微颗粒排布实现微透镜阵列，然后经 过电铸的方法把微颗粒的表面形貌转移至硬金属材料，以巻对巻或平面对平面的方式压印 透明聚合物高分子材料，实现大幅面的光扩散片制作。 本发明采用的技术方案是一种背光模组用光扩散片，包括透明的基材层，在所述 基材层的一侧表面设有与基材层一体结构的扩散层，所述扩散层具有分布的凹形微透镜结 构。 或者，一种背光模组用光扩散片，包括透明的基材层，在所述基材层的一侧表面复 合有一UV固化树脂层，所述UV固化树脂层具有分布的凹形微透镜结构。
上述技术方案中，所述的微透镜结构为凹半球形或其它不规则凹形状；微透镜结 构分布状态为随机分布或者有序排布。 所述的基材层可以表现为薄膜型，也可以表现为板材型。 为获得上述光扩散板，本发明提供了一种背光模组用光扩散片的制作方法，包括 下列步骤 (1)在一基板的一侧表面制备具有粘性的固定层； (2)将微纳米结构尺寸的颗粒经所述固定层排布固定于所述基板表面； (3)将步骤(2)获得的带有表面微结构的基板作为电铸模板进行精密电铸，将微
结构转移至电铸金属板上； (4)用步骤(3)获得的金属电铸片作为压印模板，经热压印或紫外压印至光扩散 片材料上，制作获得光扩散片。 上述技术方案中，所述步骤(1)中的固定层通过在基板表面均匀涂覆粘性材料获 得；该粘性材料可以是有机聚合物；或者，所述步骤(1)中的固定层通过对基板表面进行软 化处理(例如加热软化)获得；或者，也可以是固定层本身具有粘性。固定层厚度依据微颗 粒尺寸及形状确定，颗粒下部沉降于固定层内，上部仍然在固定层外，形成压印微结构。上 述技术方案中，所述的压印方式可以采用平面对平面或者巻对巻压印。 上述技术方案中，在所述步骤(1)中，基板材料是表面平整的金属，如镍、不锈钢、 铬，也可以是玻璃、硅片或者有机聚合物板材。 在所述步骤[2]中，所述的微颗粒，可以具有圆球形、椭球形、柱形等不同形状，颗 粒材料可以是二氧化硅、聚苯乙烯(Polystyrene, PS)、聚碳酸酯(polycarbonate)、陶瓷微珠等。 在所述步骤[3]中，精密电铸转移材料为镍或铜金属。 上述技术方案中，所述步骤(4)中，采用热压印法，所述光扩散片材料是透明有机 高分子材料。 或者，所述步骤(4)中，采用紫外压印法，所述光扩散片材料由透明有机高分子材 料的基材层和复合于基材层一侧表面的UV树脂固化层构成。 所述高分子材料可以为聚碳酸酯(PC :Polycarbonate)、聚氯乙烯(PVC : Polyrinyl Chloride)、聚酯(PET-Polyester)、丙烯酸(P薩PolymethylMethacrylate)、 紫外敏感胶或聚烯(B0PP :Biaxial Oriented Plypropylene)等，可表现为硬板型或薄膜 型。 与之总体构思相同，一种背光模组用光扩散片的制作方法，包括下列步骤
(1)在一基板的一侧表面制备具有粘性的固定层； (2)将微纳米结构尺寸的颗粒经所述固定层排布固定于所述基板表面； (3)将步骤(2)获得的带有表面微结构的基板经紫外压印使其上的图形转移至紫
外胶上固化，再用固化后的紫外胶板作为电铸模板进行精密电铸，将微结构转移至电铸金
属板上； (4)用步骤(3)获得的金属电铸片作为压印模板，经热压印或紫外压印制作获得 光扩散片。 由于上述技术方案的运用，本发明作为一种利用微纳米压印技术的扩散膜(板) 的制作方法，与现有技术相比具有下列优点 1.本发明通过直接在透明基材表面或者涂有薄UV胶层上制作微结构作为光扩散 层，无需像涂布、印刷方法需要大量黏合剂、扩散粒子等多种材料，避免可能出现的粘合不 牢固、受热膨胀系数不同等造成的散光效果下降、物理变形等，特别适合制作超薄型的扩散膜。 2.低成本的微结构加工工艺微颗粒母板的上微颗粒制作成本低，微结构的尺寸 和形状由微颗粒的尺寸、形状以及固定层厚度控制，容易实现紧密排列的微透镜结构，从而 能够隔绝眩光达到光线柔和舒适的感觉，提升光扩散片的性能。
3.制作工艺便捷可靠所提出方法易于在大幅面基板上实现微纳结构，紫外照明
系统可以实现紫外压印工艺，既可以直接在透明基材上加工光扩散片，还可以利用压印的 方法制作母板，将母板电铸转移后进行巻对巻的压印，从而能够有效降低光扩散片的制作
成本，提高其生产效率。 4.本发明特别适合制作超薄型结构，能有效减少背光模组的厚度，且具有良好的 光学性能。
图1是背景技术中目前使用的侧光照明液晶背光模组使用示意图。 图2-6是本发明实施例一的制作光扩散片的流程示意图。 图7-8是本发明实施例二，另一种制作光扩散片压印模仁的方法。 图9-10是本发明实施例三，排布并固定微颗粒作为扩散片压印母版的制作示意图。
图lla是本发明实施例四中将光扩散片电铸版用于热滚对滚压印的设备示意图。
图lib是本发明实施例四中经过巻对巻热压印得到的光扩散片微结构示意图。
图12a是本发明实施例五中将光扩散片电铸版用于UV滚对滚压印的设备示意图。
图12b是本发明实施例五中经过巻对巻UV紫外压印得到的光扩散片微结构示意 图。 图13是本发明实施例五中扩散片表面为圆微透镜结构示意图 图14是本发明实施例六中扩散片表面为椭圆形微透镜结构示意图。
其中1、照明光源；2、反射片；3、防黏结材料；4、光扩散膜基材；5、扩散颗粒；6、
棱镜格栅膜；7、导光板；8、下光扩散膜；9、上光扩散膜；10、液晶部分；21、微颗粒；22、固定
层；23、基底；31、晶种层；41、凹形模仁；51、凸形模仁；61、扩散片；71、聚二甲基硅烷；111、
光扩散片母版；112、光扩散片基材；113、巻压送料轮；114、巻压辅助轮；115、加热器；116、
巻压主轮送；117、巻压送料轮；118、送料轮；121、光扩散片母版；122、光扩散片基材；123、
巻压送料轮；124、巻压辅助轮；125、 UV灯；126、巻压主轮送；127、巻压送料轮；128、送料
轮；129、UV胶容器；1210、UV固化胶；1211、涂胶轮。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述 实施例一 参见附图2 6所示，一种背光模组用扩散片的制作方法流程示意图。 压印模仁的制程如附图2 5所示。首先在基底23上涂敷一层固定层22，将微颗粒21排 布与固定层上并固定。基底材料23可以是表面平整的金属，如镍、不锈钢、铬，也可以是玻 璃、硅片或者有机聚合物板材。固定层为具有黏结或者固定微颗粒位置能力的物质。微颗 粒可以为具有圆球形、椭球形、柱形等规则或者不规则形状，材料可以是二氧化硅、聚苯乙 烯(Polystyrene, PS)、聚碳酸酯(polycarbonate)、陶瓷微珠等。接着如图3所示，将微颗 粒21表面金属化，植附一晶种层31，晶种层材料31包括镍(Ni)、铜(Cu)或银(Ag)。再如 图4所示进行模仁的电铸，以电铸方式成型的模仁41，电铸材料如镍(Ni)、镍钴(NiCo)合 金、镍铁(NiFe)合金、镍碳化硅(NiSiC)等。图4中得到的模仁41为凹形，将模仁41再进 行一次翻铸，就得到凸形的压印模仁51。模仁51上有于扩散片所需微结构凹凸相反的形 状，能够用于压印光扩散片，即完成模仁的制作过程。 压印模仁51去压印透明材料61，在透明材料61表面上压印出凹形，形成光扩散 层。经过如上制程得到的光扩散片具有轻薄、扩散均匀的优点，制作成本低，便于制作宽幅 面的背光模组用光扩散片。 实施例二 参见附图7 8所示，另一种光扩散片压印模仁的制作方法。采用具有 黏结性的材料作为固定层排列小球，电铸时容易造成小球脱落，导致模仁上表面微结构有 缺陷。为避免这种情况，首先用聚二甲基硅烷(Polydimethylsiloxane， PDMS)71将微颗粒 排列的母版表面微结构复制转移，如图7所示，然后用于电铸，接下来的流程可参考实施例 一，得到具有凸形的压印模仁51。 实施例三参见附图9 10所示。为进一步提高微颗粒母板在电铸翻版时的稳定 性，保证产品良率。除了采用黏结薄膜作为固定层外，还可以采用软化固定层22材料的方法，将微颗粒嵌于固定层22中，如图9 10所示。在基板23表面涂敷一层薄膜。薄膜为 二氯甲烷溶解的聚碳酸酯，涂敷厚度可由溶解浓度及旋涂时的速率和时间决定。等到表面 自然风干后，排布微颗粒并加热基底。对如上所述的有机物混合物，加热至240°C左右，持续 5分钟，有机混合物薄膜层软化，微颗粒由自身重力下陷至固定薄膜中(也可以稍微施加外 力)，保证微颗粒能够被固定层固定，并且不被完全陷于固定层内。带混合物层固化后，微颗 粒被完全固定，就可依据本发明实施例一或例二的流程得到最终的扩散片压印模仁。
实施例四经过电铸翻版得到压印模仁后，可以使用巻对巻的压印方法高效快速 地压印光扩散膜，参见附图lla lib为热压印的示意图。具体包括下列步骤
[1]将电铸金属片lll包裹于压印转轮116上，见图lla。透光的薄膜基材112通 过送料轮113进入压印轮114和116。压印轮114、 116、 117通过液压驱动施压，同时加热器 115对待压材料进行加热，温度可达到250°C。完成对基材111的压印后，送料轮118将基 材112送出压印机构得到扩散膜。 [2]薄膜基材112可以薄膜型的PC、PET聚酯薄膜、PET离型膜，厚度可以为12um 125um等规格，常用宽度为20mm至2000mm。完成压印后的扩散膜结构如图llb所示，在薄 膜基材的一边实现了光扩散层。 实施例五经过电铸翻版得到压印模仁后，可以使用巻对巻的压印方法高效快速
地压印光扩散膜，参见附图12a 12b为热压印的示意图。具体包括下列步骤 [1]将电铸金属片121包裹于压印转轮126上，见图12a。透光的薄膜基材122通
过送料轮进入UV涂胶容器129，涂胶轮1210上有网孔，将UV胶1211均匀涂于基材表面，
然后基材经送料轮13进入压印轮124和126。压印轮124、126、127通过液压驱动施压，同
时加热器125对UV胶进行辐照，紫外胶在数秒内固化，电铸金属片上的微结构转移至UV胶
层。完成对基材121的压印后，送料轮128将基材122送出压印机构得到扩散膜。 [2]薄膜基材122可以薄膜型的PC、PET聚酯薄膜、PET离型膜，厚度可以为12um
125um等规格，常用宽度为20mm至2000mm。完成压印后的扩散膜结构如图12b所示，在薄
膜基材的一边薄UV胶层1211上实现了光扩散层，UV胶层厚度在数十微米。 实施例六利用本发明提出的方法制作的光扩散片表面微结构为半圆球形，参见
附图13所示。半圆球形的表面微结构可以实现对入射光线在各个方向的均匀扩散。半圆
球直径在数微米至百微米之间，压印深度最大可以达到圆球半径。 实施例七利用本发明提出的方法制作的光扩散片表面微结构可以是半椭圆球 形，参见附图14所示。同向排列的半椭圆球形的微结构可以实现对入射光线在椭球长短轴 方向扩散角度不同，即实现所谓的定向扩散。在短轴方向比在长轴方向有更大的扩散角。具 有这种微结构的扩散片可以用在需要压縮视场的显示器件中。半椭球的长短轴长度在数微 米至百微米之间，最大压印深度取决于短轴的半长度。
权利要求
一种背光模组用光扩散片，包括透明的基材层，其特征在于在所述基材层的一侧表面设有与基材层一体结构的扩散层，所述扩散层具有分布的凹形微透镜结构。
2. —种背光模组用光扩散片，包括透明的基材层，其特征在于在所述基材层的一侧 表面复合有一 UV固化树脂层，所述UV固化树脂层具有分布的凹形微透镜结构。
3. —种背光模组用光扩散片的制作方法，其特征在于，包括下列步骤(1) 在一基板的一侧表面制备具有粘性的固定层；(2) 将微纳米结构尺寸的颗粒经所述固定层排布固定于所述基板表面，颗粒尺寸范围 在10 200微米；(3) 将步骤(2)获得的带有表面微结构的基板作为电铸模板进行精密电铸，将微结构 转移至电铸金属板上；(4) 用步骤(3)获得的金属电铸片作为压印模板，经热压印或紫外压印至光扩散片材 料上，制作获得光扩散片。
4. 根据权利要求3所述的光扩散片的制作方法，其特征在于所述步骤(1)中的固定 层通过在基板表面均匀涂覆粘性材料获得。
5. 根据权利要求3所述的光扩散片的制作方法，其特征在于所述步骤(1)中的固定 层通过对基板表面进行软化处理获得。
6. 根据权利要求3所述的光扩散片的制作方法，其特征在于所述步骤(4)中，采用热 压印法，所述光扩散片材料是透明有机高分子材料。
7. 根据权利要求3所述的光扩散片的制作方法，其特征在于所述步骤(4)中，采用紫 外压印法，所述光扩散片材料由透明有机高分子材料的基材层和复合于基材层一侧表面的 UV树脂固化层构成。
8. —种背光模组用光扩散片的制作方法，其特征在于，包括下列步骤(1) 在一基板的一侧表面制备具有粘性的固定层；(2) 将微纳米结构尺寸的颗粒经所述固定层排布固定于所述基板表面，颗粒尺寸范围 在10 200微米；(3) 将步骤(2)获得的带有表面微结构的基板经紫外压印使其上的图形转移至紫外胶 上固化，再用固化后的紫外胶板作为电铸模板进行精密电铸，将微结构转移至电铸金属板 上；(4) 用步骤(3)获得的金属电铸片作为压印模板，经热压印或紫外压印制作获得光扩 散片。
全文摘要
本发明公开了一种背光模组用光扩散膜的制作方法，包括下列步骤(1)在一基板的一侧表面制备具有粘性的固定层；(2)将微纳米结构尺寸的颗粒经所述固定层排布固定于所述基板表面；(3)将步骤(2)获得的带有表面微结构的基板作为电铸模板进行精密电铸，将微结构转移至电铸金属板上；(4)用步骤(3)获得的金属电铸片作为压印模板，经热压印或紫外压印至光扩散片材料上，制作获得光扩散片。本发明利用微纳米压印技术，在透明基材上压印微透镜结构，方法简单便捷，降低了扩散膜片制作成本，且特别适合制作超薄型结构，能有效减少背光模组的厚度，且具有良好的光学性能。
文档编号G02F1/13357GK101737707SQ20081023523
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年11月12日
发明者吴智华, 周芳, 庄孝磊, 方宗豹, 申溯, 陈林森 申请人:苏州维旺科技有限公司;苏州大学