CN100376955C - 导光板及其制造方法 - Google Patents

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本发明提供一种出光亮度均匀且制程简单的导光板。该导光板包括一入光面、与入光面相交的出光面、与出光面相对的底面及多个侧面，该底面贴附一反射式铝箔全像片，其是以数字式计算机全息像片为基础设计，其上设有多个反射像素单元，该像素单元中设有多个第一光栅，以及多个分别由该多个第一光栅环绕的区域，该区域与环绕其的第一光栅具有不同的光学特性。并且本发明还提供了该导光板的制造方法。

Description

导光板及其制造方法
【技术领域】
本发明是关于一种导光板及其制造方法。
【背景技术】
液晶显示器具轻、薄、耗电小等优点，广泛应用于笔记本计算机、行动电话、个人数字助理等现代化信息设备。因为液晶显示器中的液晶本身不具发光特性，需要为其提供面光源以实现显示功能。面光源及其导光板需要具有较高的出光亮度及均匀度，从而提升液晶显示器的色彩对比度、全屏区域亮度效果及可视角度。
一种现有技术的导光板如图1所示，是2000年5月7日公开的欧洲专利第1,016,817号揭露的绕射型导光板。该导光板313的上表面设有光栅结构316，该光栅结构316可使耦合出导光板313的光线强度分布均匀。
但是，为有效利用光能，该导光板313下方需要设置一反光板314，并且现有技术揭露的绕射型导光板是用塑料射出成型的方式直接在导光板上形成绕射光栅，其需要在射出成型机上制作出多组模仁，所以其制程较繁琐，生产成本较高。
【发明内容】
为了克服现有技术绕射型导光板制程较繁琐的缺点，本发明提供一种制程简单并且出光亮度均匀的导光板。
本发明还提供一种上述导光板的制造方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种导光板，该导光板包括一入光面、与入光面相交的出光面、与出光面相对的底面及多个侧面，该底面贴附一反射式铝箔全像片，其上设有多个反射像素单元，该像素单元中设有多个第一光栅，以及多个分别由该多个第一光栅环绕的区域，该区域与环绕其的第一光栅具有不同的光学特性。
本发明同时提供一种上述导光板的制造方法，其包括如下步骤：提供一计算机全息像片光罩；利用该计算机全息像片光罩制成精密全息像片模具；利用滚压的方式将该模具的绕射图样滚压到反射式铝箔上，制成反射式铝箔全像片；提供一透明基体，该透明基体包括一入光面、与入光面相交的出光面、与出光面相对的底面及多个侧面，利用与该透明基体折射率匹配的透明材质将该反射式铝箔全像片贴附在该透明基体的底面。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明导光板是将所需的绕射图样通过滚压的制作方式，滚压到反射式铝箔上并将其贴附于导光板上，因此只需采用单一模仁滚压出铝箔上的计算机全息像片，制程较简单，并且可以利用滚筒制作出的反射式铝箔全像片长度不受限制。该反射式铝箔全像片是以数字式计算机全息像片为基础设计，其上设有多个具有光栅的反射像素单元，因此该导光板的出光耦合效率可通过改变光栅及像素单元的参数控制，选择合适的参数就可以达到出光亮度均匀的目的。并且该反射式铝箔全像片同时具有反射板的功能，不需要另外设置反射板。
【附图说明】
图1是现有技术具绕射光栅的导光板的侧视图
图2是本发明导光板的立体示意图。
图3是本发明导光板的反射式铝箔全像片结构示意图。
图4是图3的局部放大图。
图5A是本发明导光板反射式铝箔全像片的像素点的一种设计方案图。
图5B是本发明导光板反射式铝箔全像片的像素点的另一种设计方案图。
图6是本发明导光板制造方法的流程图。
【具体实施方式】
请参阅图2，本发明导光板30包括一入光面31、与入光面31相交的出光面33、与出光面33相对的底面34及多个侧面35，一反射式铝箔全像片36通过与导光板30折射率匹配的透明材质(未标示)贴附在导光板30的底面34上。光源10射出的光线从入光面31射入导光板30，经过导光板30的底面34穿过透明材质，并经过反射式铝箔全像片36的绕射后，从出光面33均匀射出。导光板30与反射式铝箔全像片36之间应无空气间隙，以使导光板30内的光线直接从底面34射出并到达反射式铝箔全像片36，从而使光线在反射式铝箔全像片36上发生全反射。
请参阅图3和图4，该反射式铝箔全像片36的设计是以数字式计算机全息像片设计为基础，其上设有多个面积约100μm2～40000μm2的像素作为反射像素单元360，该像素单元360两边X、Y的取值范围是10μm～200μm。
该像素单元360中设有多个第一光栅361及多个区域，该多个区域分别为多个第一光栅361所环绕，且该区域与环绕其的第一光栅361具有不同的光学特性，如反射特性。具体地，该多个区域为不含光栅的中心区域362，其面积约为20μm2～3900μm2。该第一光栅361的周期λ约为1μm～3μm，深度约为0.1μm～1μm。
该第一光栅361的绕射效率计算公式为∈＝J1 2(Φ1)，其中Φ1是光栅向量K的相栅调制振幅指数，J1(Φ1)是一阶贝塞耳函数。
则该像素单元360的出光耦合效率η耦＝A*∈。
入射光在该像素单元360的反射率η反＝∈*A/S。
式中S是像素单元360的面积(以下简称像素面积S)，A是第一光栅361的面积(以下简称光栅面积A)。
由上述公式可知，当增大光栅面积A或增大光栅面积A与像素面积S的比值时，像素单元360的出光耦合效率η耦及反射率η反也随之增大，因此控制光栅面积A及像素面积S便可控制像素单元360的出光耦合效率η耦和其反射率η反，并通过像素单元360及第一光栅361的设计达到出光面33出光亮度均匀的目的。
请一同参阅图5A及图5B，是反射式铝箔全像片36的像素单元360的不同实施方式。如图5A，为将光能量耦合至不同方向，各像素单元360的中心区域362内设置具有光栅向量K1与光栅向量K垂直的第二光栅363。图5B中像素单元360的另一种设计方式是在像素单元360内设置多个具不同光栅向量的光栅区域。
另外，为消除光栅的色散，还可将像素单元360作为子像素设计，并将每三个子像素组合成一组设计，各组的子像素分别针对不同色光(红光、蓝光及黄光)设计，各子像素的光栅周期则针对不同色光的波长设计。
同时，为进一步提高光的利用率及出光均匀性，该导光板的多个侧面35也可贴附反射式铝箔全像片，并且可在该导光板的出光面设置V型槽。
请参阅图6，本发明导光板制造方法包括如下步骤：
提供一计算机全息像片光罩，该计算机全息像片光罩是通过电子束直接写成；
利用该计算机全息像片光罩制成精密全息像片的模具；
利用滚压的方式将该模具的绕射图样滚压于反射式铝箔上，制成反射式铝箔全像片；
提供一可作导光板的透明基体，该透明基体包括一入光面、一与入光面相交的底面及多个侧面。利用与该透明基体折射率匹配的透明材质，如各种光学粘胶、树脂或折射率匹配油等，将该反射式铝箔全像片贴附在透明基体的底面。
若采用与该透明基体折射率匹配的匹配油耦合该透明基体与反射式铝箔全像片，则需采用封装的方式将匹配油封装于透明基体与反射式铝箔全像片之间。同时为保证入射光入射至反射式铝箔全像片上能产生全反射，该透明基体与反射式铝箔全像片的间应无空气间隙。
同时，为提高光能利用率，该导光板的制造方法还包括利用与透明基体折射率匹配的透明材质，在透明基体各侧面贴附反射式铝箔全像片的步骤。
与现有技术相比，本发明所制造的反射式铝箔全像片的制造方法是利用计算机全息像片光罩制成模具，将此模具置于滚压机上，利用滚压的方式滚压出铝箔片上的计算机全像光栅，由于采用滚压的方式制作反射式铝箔全像片，因此只需利用单一模仁便可实现反射式铝箔全像片的连续生产，且本发明是将铝箔反射片与计算机全像光栅结合，可节省成本并简化制作流程。同时，由于本发明采用计算机全息像片，导光板出光亮度的均匀性可通过控制计算机全息像片的像素单元及光栅的参数达到。

Claims (12)

1.一种导光板，其包括一入光面、与入光面相交的出光面、与出光面相对的底面及多个侧面，其特征在于：该导光板底面贴附一反射式铝箔全像片，其上设有多个反射像素单元，该像素单元中设有多个第一光栅，以及多个分别由该多个第一光栅环绕的区域，该区域与环绕其的第一光栅具有不同的光学特性。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该像素单元面积是在100μm2至40000μm2之间，其深度是在0.1μm至1μm之间，该第一光栅的周期范围是1μm至3μm。
3.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该区域为第一光栅的中心区域，该中心区域面积的取值范围是20μm2至3900μm2。
4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该出光面的出光耦合率η耦满足公式η耦＝A*ε，式中A是该第一光栅的光栅面积，ε是光栅绕射效率，其计算公式为ε＝J1 2(Φ1)，Φ1是光栅向量的相栅调制振幅指数，J1(Φ1)是一阶贝塞耳函数，该反射式铝箔全像片的反射率η反满足公式η反＝ε*A/S，式中S是像素面积。
5.如权利要求2所述的导光板，其特征在于：该区域为第一把栅的中心区域，该中心区域设有光栅向量与第一光栅向量互相垂直的第二光栅。
6.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：其中该反射式铝箔全像片以该像素单元为子像素，并将三个子像素组合为一组，每一子像素的光栅周期和与其对应的色光波长相对应。
7.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该区域设有多个具不同光栅向量的光栅。
8.如权利要求1所述的导光板，其特征在于：该导光板的多个侧面贴附有反射式铝箔全像片。
9.一种导光板制造方法，其包括：提供一计算机全息像片光罩；利用该计算机全息像片光罩制成精密全息像片模具；利用滚压的方式将该模具的绕射图样滚压在反射式铝箔上，制成反射式铝箔全像片；提供一透明基体，该透明基体包括一入光面、与入光面相交的出光面、与出光面相对的底面及多个侧面，利用与该透明基体折射率匹配的透明材质将该反射式铝箔全像片贴附在该透明基体的底面上。
10.如权利要求9所述的导光板制造方法，其特征在于：该透明材质是光学粘胶或树脂。
11.如权利要求9所述的导光板制造方法，其特征在于：该透明材质是折射率匹配油，其是通过封装的方式封装在导光板与反射式铝箔全像片之间。
12.如权利要求9所述的导光板制造方法，其特征在于：其进一步包括在透明基体各侧面贴附反射式铝箔全像片的步骤。
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