一种导光板、导光板的制备方法及背光模组与流程

本发明涉及一种光学元件以及背光模组，特别涉及一种导光板、导光板的制备方法及背光模组。

背景技术：

背光模组依据光源设置位置的不同而主要区分为直下式背光模组及侧边入光式背光模组。以侧边入光式背光模组为例，其通常包括导光板以及配置于导光板侧边的光源。光源发出的光线进入导光板后，光线会因全反射而被局限在导光板中。

在已知技术中，导光板的底面是疏密变化的网点结构，以破坏全反射，光线可顺利地从导光板的出光面射出，导光板的出光面是周期或相对乱数排列的prism或lenti结构。导光板的上面是逆棱镜膜，逆棱镜膜的底面是prism结构，其与导光板的出光面接触，逆棱镜膜的出光面是matteuv压印或beadscoating结构。

目前对导光板的改进主要集中在导光板的底面结构，着重提升背光模组的出光均匀度，而导光板的出光面仍采用射出成型的prism或lenti结构，由于导光板大多为聚碳酸酯等塑料材质，因此，耐刮性不足，生产良率偏低。

随着社会的不断发展，人们对液晶显示模组的要求越来越高，不再仅满足提升背光模组的出光均匀度，越来越关注隐私防护的需求。因此，如何收敛液晶显示屏幕的视角，从而具有一定的隐私防护作用，以及如何提升背光模组的光利用率及亮度、改善导光板的耐刮擦性，便成为当前研发人员亟欲解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种导光板，该导光板具有收敛液晶显示屏幕的视角、提升背光模组的光利用率及亮度、改善导光板的耐刮擦性及保护个人隐私的作用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种导光板，包括：第一基板10和设置在所述第一基板10上的渐变微结构20，所述渐变微结构20远离所述第一基板10的一面为导光板的出光面s1，所述第一基板10远离所述渐变微结构20的一面为导光板的底面s2，入光面s0连接所述出光面s1及所述底面s2；所述渐变微结构20随着远离所述入光面s0由疏到密渐变。

进一步地，所述渐变微结构20包括多个第一微结构21和多个第二微结构22，所述多个第一微结构层21沿着第一方向d1并列排列，且沿第二方向d2延伸；所述多个第二微结构22沿着第二方向d2并列排列，且沿第一方向d1延伸，其中，第一方向d1不同于第二方向d2，优选地，所述第一方向d1垂直于所述第二方向d2。

进一步地，所述第一微结构21为凸起结构，优选地，所述第一微结构21为棱镜、柱透镜或梯台。

进一步地，所述第一微结构21的高度为1～5μm，所述第一微结构21远离所述入光面s0的斜面与水平面的夹角θ1不超过15°，优选地，夹角θ1的角度为0.5°～5°，且相邻两个第一微结构21的棱间距为40～80μm。

进一步地，所述第二微结构22为凹槽结构，优选地，第二微结构22为圆弧凹槽、v型凹槽或底部具有平坦面的凹槽。

进一步地，所述第二微结构22的最大宽度为100～400μm，最大深度为1～5μm。

进一步地，所述第二微结构22在第二方向d2上的宽度，随着远离所述入光面s0而逐渐变小。

进一步地，所述第一基板10远离所述渐变微结构层20的表面还设置有第三微结构11，优选地，所述第三微结构11为柱透镜或棱镜。

本发明还提供了一种导光板的制备方法，包括：

1)提供第一基板10，在所述第一基板10的一面涂覆光固化树脂材料；

2)提供第二基板，具有一平面，在该平面上加工切刻，形成结构由疏到密渐变的母模；

3)用上述母模压印所述光固化树脂材料并紫外固化，从而在所述第一基板10上形成渐变微结构20，所述渐变微结构20远离所述第一基板10的一面为导光板的出光面s1，所述第一基板10远离所述渐变微结构20的一面为导光板的底面s2，入光面s0连接所述出光面s1及所述底面s2；所述渐变微结构20随着远离所述入光面s0由疏到密渐变。

进一步地，所述步骤2)中母模的制备方法，包括：沿着第一方向d1以第一刀具在第二基板的平面上切刻多条第一翻模微结构；沿着第二方向d2以第二刀具在具有该第一翻模微结构的平面上切刻多条结构渐变的第二翻模微结构，该第一方向不同于该第二方向。

进一步地，还包括：在所述步骤1)前，将所述第一基板10挤出拉伸，在第一基板10远离光固化树脂材料的一面，用微结构滚轮压印，形成第三微结构11。

本发明还提供了一种背光模组，包括发光元件、上述导光板、逆棱镜及反射膜，所述发光元件设置在所述导光板的入光面s0，所述逆棱镜设置在所述导光板的出光面s1的一侧，所述反射膜设置在所述导光板底面s2的一侧。

本发明的导光板，其出光面s1采用光固化树脂压印形成渐变微结构，一方面，相比一体成型的导光板具有更优异的耐刮性；另一方面，出光面上设置渐变微结构，能够收敛液晶显示屏幕的视角，提升背光模组的光利用率及亮度，具有一定的隐私防护作用。

且本发明导光板的制备方法简单，模具加工除超精密车削之外无需额外加工工艺(如激光镭射、蚀刻等)，开模成本低；结构设计更加适用高分辨率液晶屏幕，生产效率高，组装良率更高等诸多优点。

附图说明

图1为本发明导光板的结构示意图；

图2为本发明导光板出光面结构向上的示意图；

图3为本发明导光板底面结构向上的示意图；

图4为本发明实施例中第一微结构的示意图；

图5～8为本发明实施例中第二微结构的示意图；

图9为本发明导光板结构由疏到密渐变的母模示意图；

图10为本发明实施例中背光模组中心点沿长边方向的亮度水平视角图；

图11为本发明实施例中背光模组中心点沿长边方向的亮度垂直视角图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一微结构可以被称为第二微结构，并且类似地第二微结构也可以被称为第一微结构，这并不背离本申请的保护范围。

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”可为二元件间存在其它元件。

如图1和2所示，本发明公开了一种导光板，包括第一基板10和设置在第一基板10上的渐变微结构20。参照图1，渐变微结构20远离第一基板10的一面为导光板的出光面s1，第一基板10远离渐变微结构20的一面为导光板的底面s2，参照图2，入光面s0连接出光面s1以及底面s2，渐变微结构20随着远离入光面s0，其结构由疏到密渐变。当光源发出的光线从入光面s0进入导光板后，光线经渐变微结构20改变出射光线角度，从而收敛液晶显示屏幕视角，提升液晶显示器的中心亮度以及达到隐私防护的作用。且将渐变微结构层20设置在导光板的出光面s1，相对现有技术中的导光板具有更强的耐刮擦性。

本发明的第一基板10，其外观形状为方形板状，由丙烯酸酯树脂、聚碳酸酯树脂pc、聚甲基丙烯酸甲酯pmma等透光性材质构成，优选的，本发明的第一基板10的材质为聚碳酸酯pc。

本发明的渐变微结构20的材料为光固化树脂类材料，包括但不限于不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、纯丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。在导光板第一基板10上采用上述光固化树脂类材料压印形成渐变微结构20，由于光固化树脂类材料具有一定的硬度和耐磨性，其相对于传统一体射出成型的聚碳酸酯pc导光板，提升了结构强度，导光板的耐刮性能更优异。

如图2所示，本发明的渐变微结构20包括多个第一微结构21和多个第二微结构22。多个第一微结构21沿着第一方向d1并列排列，且沿第二方向d2延伸；多个第二微结构22沿着第二方向d2并列排列，且沿第一方向d1延伸。其中，第一方向d1不同于第二方向d2，本实施例的第一方向d1垂直于第二方向d2，但本发明不限于此。在其他实施例中，第一方向d1和第二方向d2之间可以夹其他角度。

上述第一微结构21为凸起结构，例如可以为棱镜、柱透镜或梯台等结构。在第一方向d1上，多个第一微结构21规则、周期性排列，例如，在一实施例中，各第一微结构21的高度相同，沿着第一方向d1并列排列；在另一实施例中，各第一微结构21的高度不同，沿第一方向d1呈现周期性的高低差排列。在第二方向d2上，各第一微结构21沿第二方向d2直线延伸或者周期抖动性延伸。

如图4所示，在本发明的一实施例中，第一微结构21为棱镜，多个棱镜沿着第一方向d1规则、周期性排列，且沿第二方向d2延伸，其中，第一方向d1垂直于第二方向d2。各个棱镜在与第二方向d2正交的截面上的形状，构成楔形。该楔形结构具有相连的第一平面211以及第二平面212，其中第一平面211和水平面的夹角θ1小于第二平面212和水平面之间的夹角θ2。在本实施例中，夹角θ1的角度不超过15°，优选地，夹角θ1的角度为0.5°～5°，通过控制第一平面211和水平面的夹角θ1，可控制光线的出光方向，从而收敛光线视角，达到集中增亮及隐私防护的作用。本实施例中，相邻两个楔形的棱间距pitch在40～80μm之间，棱间距pitch可以随着位置改变，借以调整楔形结构的分布方式；楔形结构高度高度在1～5μm。采用上述参数的第一微结构21，可以收敛光线视角，提高中心点的亮度。

在本发明中，第二微结构22为凹槽结构，例如可以为圆弧凹槽、v型凹槽或者底部具有平坦面的凹槽等结构。第二微结构22沿着第二方向d2并列排列，且沿第一方向d1延伸。各第二微结构22在第二方向d2的宽度，随着在第一方向d1远离光入射面s0而逐渐变小；相应的，第一微结构21在第二方向d2的宽度，随着在第一方向d1远离光入射面s0而逐渐变大。由此，第一微结构21和第二微结构22构成了本发明的渐变微结构20，该渐变微结构20随着远离光入射面s0由疏到密渐变。

如图2和图5所示，在本发明的一实施例中，第二微结构22为圆弧凹槽，圆弧凹槽的中心线平行于第一方向d1，且圆弧凹槽两侧边缘相对于中心线成线对称形态。本实施例中，圆弧凹槽的半径在50～200μm，深度为1～5μm，且随着第一方向d1远离光入射面s0，圆弧凹槽的半径及深度逐渐变小。本实施例中，对于第二方向d2任意相邻的两圆弧凹槽之间的间距相同，即相邻两圆弧凹槽的中心线的间隔相同。也就是说，在与导光板第一方向d1正交的任意截面上，圆弧凹槽在第二方向以等间隔排列。由于第二微结构22具有曲面表面，因此在第二微结构22与第二微结构21连接的边界也是曲线，使导光板可以提供具有更佳指向性的面光源，从而收敛视角，保护个人隐私。

如图6所示，在本发明的另一实施例中，第二微结构22为v型凹槽，v型凹槽的棱线平行于第一方向d1，且v型凹槽的两侧边缘相对于棱线成线对称形态。本实施例中，v型凹槽的宽度为100～400μm，深度为1～5μm，且随着第一方向d1远离光入射面，v型凹槽的宽度及深度逐渐变小。本发明中，对于第二方向d2任意相邻的两v型凹槽之间的间距相同，即相邻v型凹槽的棱间距相同。也就是说，在与导光板第一方向正交的任意截面上，v型凹槽在第二方向以等间隔排列。

在本发明的再一实施例中，第二微结构22为底部具有平坦面的凹槽结构，且随着第一方向d1远离光入射面，凹槽的宽度及深度逐渐变小。如图7所示，第二微结构22方形轮廓，具有垂直的侧壁，底面为平坦面，又如图8所示，第二微结构为具有平面的锥形轮廓，即具有倾斜的侧壁。

请同时参照图1～8，当发光元件提供光给导光板时，导光板的第一微结构21可以有效控制光自出光面s1发出时的出光角度，第二微结构22的凹槽再进一步分布在第一微结构21上，形成渐变微结构，可以再进一步提供最佳的光调整效果，收敛光线视角，达到集中增亮及隐私防护的作用。

此外，在本发明一优选的实施例中，导光板的底面s2上还设有第三微结构11，该第三微结构11的材质与第一基板10相同。在对第一基板10共挤拉伸后，采用微结构模具压印，形成第三微结构11。第三微结构11可以是lenticular结构或是prism结构，可以是高低差、周期抖动、乱数抖动，总体上具有周期性排列。通过在导光板的底面设置第三微结构11，可以进一步提高出光效率。

本发明还提供了一种导光板的制备方法，包括：

1)提供第一基板10，在所述第一基板10的一面涂覆光固化树脂材料；

2)提供第二基板，具有一平面，在该平面上加工切刻，形成结构由疏到密渐变的母模；

3)用上述母模压印所述光固化树脂材料并紫外固化，从而在所述第一基板10上形成渐变微结构20，所述渐变微结构20远离所述第一基板10的一面为导光板的出光面s1，所述第一基板10远离所述渐变微结构20的一面为导光板的底面s2，入光面s0连接所述出光面s1及所述底面s2；所述渐变微结构20随着远离所述入光面s0由疏到密渐变。

本发明步骤2)中母模的制备方法，包括：沿着第一方向d1以第一刀具在第二基板的平面上切刻高度为1～5μm，棱间距为40～80μm的多条第一翻模微结构，该第一翻模微结构可以为棱镜、柱透镜或梯台等结构，该第一翻模微结构的斜面与水平面的倾斜角度不超过15°，优选地，角度为0.5°～5°。各结构在第一方向d1上的高度可以相同或不同，且沿第二方向d2直线延伸或者周期抖动性延伸。

在此基础上，沿着第二方向d2以第二刀具在具有该第一翻模微结构的平面上切刻多条结构渐变的第二翻模微结构，该第一方向不同于该第二方向，该第二微结构切刻最大宽度为100～400μm，最大深度为1～5μm。本发明的第二基板在第一方向d1和第二方向d2切刻后呈现如图9所示的截交结构特征，制成本发明结构由疏到密渐变的母模。

本发明的第一基板10上涂覆光固化树脂材料，包括但不限于不饱和聚酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酯、纯丙烯酸树脂、环氧树脂中的一种或多种。采用上述母模，压印光固化树脂材料并光固化，从而在导光板上形成了渐变微结构。

在一种优选的实施方式中，在所述步骤1)前，还包括将所述第一基板10挤出拉伸，在第一基板10远离光固化树脂材料的一面，用微结构滚轮压印，形成第三微结构11，第三微结构11可以是lenticular结构或是prism结构，可以是高低差、周期抖动、乱数抖动，总体上具有周期性排列，从而制备双面微结构的导光板。

本发明还提供了一种背光模组，包括发光元件、上述导光板、逆棱镜及反射膜。发光元件配置在导光板的入光面s0，且沿着第二方向排列，发光元件可以包括例如是发光二极管(lightemittingdiode,led)、激光二极管(laserdiode,ld)，本发明并不限于此。逆棱镜设置在导光板的出光面s1的一侧，反射膜设置在导光板底面s2的一侧。背光模组的发光元件提供的光可以自入光面s0进入导光板，使导光板可以在出光面s1提供一个面光源给显示面板。

以14寸长边:短边＝16：9的笔记本背光为例，其为单侧led，可设置在长边。图10和图11分别为背光模组中心点沿长边方向的亮度水平和垂直视角图。由图10和图11可以看出，准直导光板搭配逆棱镜膜具有收敛液晶显示屏幕视角的作用，从而具有一定的隐私防护作用；更重要的是视角收敛后，其垂直中心亮度提升幅度更大，目前实验室数据分析是传统背光模组方案的300％-400％。从而使得在与现有显示屏幕同等中心亮度的时候，背光模组的功耗更低，对于如手机、笔记本而言电池续航能力更强。

需要指出的是，以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。