專利名稱：復(fù)合導(dǎo)光板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)材料及其生產(chǎn)方法，具體是應(yīng)用于照明或發(fā)光顯示設(shè)備的、并能將線光源與點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化為面光源的復(fù)合導(dǎo)光板及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
CN102565923公開了一種“復(fù)合型導(dǎo)光板”，是在透明基板下貼附有透明膜，在該透明膜的下部或上部表面印刷有導(dǎo)光點(diǎn)，該復(fù)合導(dǎo)光板的缺陷是:印刷導(dǎo)光點(diǎn)的反光油墨或散光油墨光效不高，兩面出光，需在一面加反光板，影響光效且增加成本，無法制造大尺寸導(dǎo)光板。CN101216573公開了“一種復(fù)合式導(dǎo)光板及制造方法”是由基材層和至少一層柔性導(dǎo)光薄膜復(fù)合成；從光傳導(dǎo)原理看，參見圖15，在復(fù)合層的最外兩個(gè)面的其中一面或兩面加工V型槽或凹凸表面，當(dāng)光在整個(gè)復(fù)合層兩個(gè)面之間全反射時(shí)，通過V型槽或凹凸表面漫反射或折射出平面。其缺陷有四點(diǎn):一是兩面出光，需在一面加反光板，影響光效且增加成本。二是出射光為大角度范圍漫射，難以對出射光角度進(jìn)行控制。三是其導(dǎo)光點(diǎn)分布于柔性導(dǎo)光薄膜復(fù)合導(dǎo)光板的外表面，易積塵且不易去除干凈，影響光照強(qiáng)度，外露的導(dǎo)光點(diǎn)結(jié)構(gòu)易碰損、劃破，影響使用效果和使用壽命。四是滿射使光在板中的傳輸距離加長，增加了光損。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光效高、導(dǎo)光結(jié)構(gòu)能得到自我保護(hù)、不同區(qū)域的光亮度可調(diào)的與現(xiàn)有導(dǎo)光板的導(dǎo)光機(jī)理不同的復(fù)合導(dǎo)光板及其生產(chǎn)方法。解釋上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:本復(fù)合導(dǎo)光板，包含有側(cè)面能透進(jìn)入射光的透明基板，該基板上貼合有透明而柔性的光引出膜，光引出膜的底面為凸面與凹面的組合面，凸面為與基板的貼合面，凸面與凹面的自然過渡面呈斜面或弧形面，為光的反射面。所述的凸面的寬度或直徑a為0.005-0.5mm，凸面與過渡面表面粗糙度小于R0.05，反射面的高度h為凸面寬度或直徑a的0.65-2.5倍，反射面上任一點(diǎn)的切面與基板頂面的夾角為30° -80°。本復(fù)合導(dǎo)光板的生產(chǎn)方法按如下步驟進(jìn)行:(I)基板材料的選擇:選擇透光率大于90%的有機(jī)玻璃、無機(jī)玻璃、PC板、PS板作基板；(2)基板的制作:根據(jù)所選用的材料不同，各按其常規(guī)方法制成表面光潔平整的平板或表面光潔的弧面板；(3)光引出膜材料的選擇:選用透明橡膠或透明塑料彈性體為原料；(4)光引出膜模具的制作:采用超精密光學(xué)級加工方式制得壓模模具或涂覆成型的輥模模具，壓模及輥模模具表面結(jié)構(gòu)與光引出膜的底面結(jié)構(gòu)陰陽配套一致；
(5)光引出膜的制作:按步驟(3)選用的不同材料，采用步驟(4)中的一種模具，壓制或涂覆或流延成型制得表面粗糙度小于R0.05、厚度為0.05-lmm的光引出膜；(6)貼合:在經(jīng)步驟⑵制得的基板上貼合經(jīng)步驟(5)制得的光引出膜即制成本復(fù)合導(dǎo)光板。本發(fā)明的有益效果是:1.將基板平面間全反射的光折射出平面后通過全反射的方式導(dǎo)出，光效高。2.光在基板中傳輸?shù)穆窂阶疃?，減少光在基板中的吸收(漫射的方法會(huì)加大光在基板中的傳輸距離)。3.單面將光引出，減去了反射板并減少了光損。4.光效高，出光亮度可控(出光均勻或區(qū)域增亮)，可制作大尺寸導(dǎo)光板。5.導(dǎo)光功能區(qū)在復(fù)合板內(nèi)的復(fù)合界面上，不受外界環(huán)境影響，使用可靠。6.膜可裁剪成不同形狀和圖案再進(jìn)行貼合，在廣告照明家裝幕墻等領(lǐng)域提供個(gè)性化光源。7.成本低，光效高，貼合簡單可靠，可在現(xiàn)場操作，方便，應(yīng)用價(jià)值高。


圖1為本復(fù)合導(dǎo)光板(平面型)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、3、4分別為本復(fù)合導(dǎo)光板平面、凸弧面、凹弧面光線走向示意圖。圖5、6、7、8、9、10為不同形態(tài)的引光點(diǎn)微觀結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖6、圖10分別為圖5、圖9的A-A視圖，圖7、圖8分別為凸與凹的反射面微結(jié)構(gòu)不意圖。圖11、12、13、14為光引出膜底面引光結(jié)構(gòu)四種排列方式示例圖。圖15為對比文件2的光線走向分析圖。圖16為本復(fù)合導(dǎo)光板反射機(jī)理不意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明下面結(jié)構(gòu)實(shí)施倒并參照附圖予以詳述:參見圖1-10，本復(fù)合導(dǎo)光板，包含有側(cè)面能透進(jìn)入射光的透明基板1，該基板I上貼合有透明而柔性的光引出膜2，光引出膜2的底面為凸面3與凹面4的組合面，凸面為與基板的貼合面，凸面與凹面的自然過渡面呈斜面或弧形面，為光的反射面5、6，所述的凸面3的寬度或直徑a為0.005-0.5mm,凸面與反射面(即過渡面)5、6表面粗糙度小于R0.05，反射面5、6的高度h為凸面3寬度或直徑a的0.65-2.5倍，反射面
5、6上任一點(diǎn)的切面與基板頂面的夾角為30° -80°。本復(fù)合導(dǎo)光板的生產(chǎn)方法按如下步驟進(jìn)行:(I)基板材料的選擇:選擇透光率大于90%的有機(jī)玻璃、無機(jī)玻璃、PC板、PS板作基板；精致的、大面積的透光率應(yīng)> 92%。；(2)基板的制作:根據(jù)所選用的材料不同，各按其常規(guī)方法制成表面光潔平整的平板或表面光潔的弧面板；(3)光引出膜材料的選擇:選用透明橡膠或透明塑料彈性體為原料；選用透明橡膠的以硅膠優(yōu)選；
(4)光引出膜模具的制作:采用超精密光學(xué)級加工方式制得壓模模具或涂覆成型的輥模模具，壓模及輥模模具表面結(jié)構(gòu)與光引出膜底面的結(jié)構(gòu)陰陽配套一致；(5)光引出膜的制作:按步驟(3)選用的不同材料，采用步驟(4)中的一種模具，壓制或涂覆或流延成型制得表面粗糙度小于R0.05、厚度為0.05-lmm的光引出膜；(6)貼合:在經(jīng)步驟⑵制得的基板上貼合經(jīng)步驟(5)制得的光引出膜即制成本復(fù)合導(dǎo)光板。參見圖2、3、4，本復(fù)合導(dǎo)光板基板I的一側(cè)進(jìn)入光線7與8，其中光線8射向與凹面4相對的基板頂面的一個(gè)小區(qū)間上，該小區(qū)間與對應(yīng)的凹面4之間為空穴，空穴內(nèi)的空氣與基板的折射率差距大，繼續(xù)反射到基板的底面，再反射到基板頂面與光引出膜2的凸面(即貼合面)3上，由于基板與光引出膜的折射率相近，光線8被折射到斜面或凸弧面或凹弧面(即反射面)5或6上，繼而將反射光引出至光引出膜2外，若欲獲得垂直于該膜2頂面的引出光，則可根據(jù)入射光7.8的入射角調(diào)整反射面5的傾斜角來實(shí)現(xiàn)，若需調(diào)節(jié)引出光的均勻度和亮度，則分別可從調(diào)整光引出膜底面的凸面3的密度和凸面3與凹面4的面積比來實(shí)現(xiàn)，調(diào)整均勻度還需遵循一個(gè)原則:距離入射光近的凸面分布應(yīng)比遠(yuǎn)的稀疏些，越遠(yuǎn)越密集。導(dǎo)光點(diǎn)(或稱導(dǎo)光結(jié)構(gòu))可為平行線型排列(如圖11所示)、或?yàn)榻徊骐p線型排列(如圖12所示)、或?yàn)橛幸?guī)律的點(diǎn)型排列(如圖13所示)、或?yàn)闊o規(guī)律的點(diǎn)型排列(如圖14所示)，前兩種排列可從基板I的一側(cè)或相對兩側(cè)進(jìn)入入射光，后兩種排列可從1-4個(gè)側(cè)面進(jìn)光，對于交叉雙線型排列的，若交角為90°或90° ±10°的，也可從1-4個(gè)側(cè)面進(jìn)光。從圖2的平面型、圖3的凸弧面型和圖4的凹弧面型三種復(fù)合導(dǎo)光板的光線走向可以看出，只要光引出膜底面的引光點(diǎn)(引光結(jié)構(gòu))符合要求，均能實(shí)現(xiàn)光的引出。需說明的是當(dāng)基板I為凸或凹弧面時(shí)，貼合其上的光引出膜2的頂面及其底面的貼合面3也必然隨之成為凸或凹弧面，但在具體制作時(shí)，整個(gè)光引出膜2的頂面和底部貼合面3均應(yīng)制成平面，因是柔性彈性材料，且表面為鏡面光潔度，弧面的基板面與平面的光引出膜貼合面的無間貼合毫不困難?；迮c光引出膜的相貼為鏡面相貼，可以不用膠粘劑膠合，以降低成本、減少工序和提聞光效。圖11-14顯示四種不同的光引出膜底面的凸面與凹面的排列方式，這只是舉例而已，如圖11的平行線型排列、圖12的交叉雙線型排列等還可以是不連續(xù)的點(diǎn)狀排列，該“點(diǎn)”可以是方形、三角形、多邊形等，點(diǎn)與點(diǎn)的間距可以相等或不相等，“點(diǎn)”的面積也可大可小，但不能大于限定的貼合面寬度與直徑a = 0.005-0.5mm的要求。反射面5和6的高度h為凸面3的寬度或直徑a的0.65-2.5倍，其一是為保證光線8折射出面3后能射到面5上，其二是為防止因外力使凹面4接觸到基板I的頂面。參見圖16。d = (e+c) /2e為根據(jù)需要確定的出射光與光引出膜頂面的交角，e 一般為60_120度。c根據(jù)實(shí)際選擇光源，是折射光與基板頂面的交角，一般為0-37度。因而d的范圍是30-80之間，d是反射面5、6與基板頂面的交角，以45_55度為優(yōu)選。折光反射點(diǎn)至基板頂面的高度f為 :f = b*sinc*sind/sin(d-c),反射面5、6的高度h為:h ^ a氺sine氺sind/sin(d_c)。本復(fù)合導(dǎo)光板與現(xiàn)有技術(shù)CN102565923 “復(fù)合型導(dǎo)光板”在結(jié)構(gòu)和制作方法上有較大區(qū)別，就其光學(xué)機(jī)理而言，還存在如下不同:參見圖15,現(xiàn)有導(dǎo)光板技術(shù)是在復(fù)合層的最外兩個(gè)面的其中一面或兩面加工V型槽或凹凸表面，當(dāng)光在整個(gè)復(fù)合層兩個(gè)面之間全反射時(shí)，通過V型槽或凹凸表面漫反射或折射出平面。本復(fù)合導(dǎo)光板是通過膜與基板的鏡面貼合區(qū)3，將光折射出基板，并通過膜的反射面5直接將光全反射出復(fù)合板表面，不在復(fù)合板內(nèi)再次反射傳輸。正因?yàn)橛猩鲜霾煌?，本?fù)合導(dǎo)光板能自然體現(xiàn)出如下有益效果:能將基板平面間全反射的光折射出平面后通過全反射的方式導(dǎo)出，光在基板中傳輸?shù)穆窂阶疃蹋瑴p少光在基板中的吸收。單面將光引出，減去了反射板并減少了光損。這些均體現(xiàn)光效高。出光亮度可控(出光均勻或區(qū)域增亮)，可制作大尺寸導(dǎo)光板。導(dǎo)光功能區(qū)在復(fù)合板內(nèi)的復(fù)合界面上，有自我保護(hù)界面的功能，不受外界環(huán)境影響，使用可靠。膜可裁剪成不同形狀和圖案再進(jìn)行貼合，在廣告照明或家裝幕墻等領(lǐng)域提供個(gè)性化光源。成本低，貼合簡單可靠，可在現(xiàn)場操作，方便，應(yīng)用價(jià)值高。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合導(dǎo)光板，包含有側(cè)面能透進(jìn)入射光的透明基板(I)，其特征是該基板(I)上貼合有透明而柔性的光引出膜(2)，光引出膜(2)的底面為凸面(3)與凹面(4)的組合面，凸面為與基板的貼合面，凸面與凹面的自然過渡面呈斜面或弧形面(5、6)，為光的反射面。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合導(dǎo)光板，其特征是所述的凸面(3)的寬度或直徑a為0.005-0.5_，凸面和過渡面表面粗糙度小于R0.05，反射面(5、6)的高度h為凸面(3)寬度或直徑a的0.65-2.5倍，反射面(5、6)上任一點(diǎn)的切面與基板頂面的夾角為30° -80°。
3.如權(quán)利要求1或2所送的復(fù)合導(dǎo)光板，其特征是該導(dǎo)光板的生產(chǎn)方法按如下步驟進(jìn)行: (1)基板材料的選擇:選擇透光率大于90%的有機(jī)玻璃、無機(jī)玻璃、PC板、PS板作基板； (2)基板的制作:根據(jù)所選用的材料不同，各按其常規(guī)方法制成表面光潔平整的平板或表面光潔的弧面板； (3)光引出膜材料的選擇:選用透明橡膠或透明塑料彈性體為原料； (4)光引出膜模具的制作:采用超精密光學(xué)級加工方式制得壓模模具或涂覆成型的輥模模具，壓模及輥模模具表面結(jié)構(gòu)與光引出膜的底面結(jié)構(gòu)陰陽配套一致； (5)光引出膜的制作:按步驟(3)選用的不同材料，采用步驟(4)中的一種模具，壓制或涂覆或流延成型制得表面粗糙度小于R0.05、厚度為0.05-lmm的光引出膜； (6)貼合:在經(jīng)步驟⑵制得的基板上貼合經(jīng)步驟(5)制得的光引出膜即制成本復(fù)合導(dǎo)光板。
全文摘要
一種復(fù)合導(dǎo)光板，包含有透明基板(1)，該基板(1)上貼合有光引出膜(2)，光引出膜(2)的底面為凸面(3)與凹面的組合面，為與基板的貼合面，凸面與凹面的自然過渡面呈斜面或弧形面，為光的反射面(5、6)，所述的凸面的寬度或直徑a＝0.005-0.5mm，凸面和過渡面表面粗糙度小于R0.05，反射面的高度h為凸面寬度或直徑a的0.65-2.5倍，反射面上任一點(diǎn)的切面與基板頂面的夾角為30°-80°。本導(dǎo)光板應(yīng)用于照明或發(fā)光顯示，本導(dǎo)光板的生產(chǎn)經(jīng)過基板材料的選擇、基板制作、光引出膜材料的選擇、模具制作、光引出膜的制作和貼合六個(gè)步驟，相比現(xiàn)有技術(shù)具有光效高、光亮度和均勻度可控、自我保護(hù)界面結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B6/00GK103105641SQ20131006019
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者佘曉峰 申請人:佘曉峰