CN103105642B - 光引出膜及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种光引出膜，透明柔性的光引出膜(2)的底面为凸面(3)与凹面的组合面，凸面为平面是与基板的贴合面，凸面与凹面的自然过渡面呈斜面或弧形面，为光的反射面(5、6)，所述的凸面的宽度或直径a＝0.005-0.5mm，凸面和过渡面表面粗糙度小于R0.05，反射面的高度h为凸面宽度或直径a的0.65-2.5倍，反射面上任一点的切面与基板顶面的夹角为30°-80°。用本膜贴合透明基板制成的复合导光板应用于照明或发光显示，本光引出膜的生产经过光引出膜材料的选择、模具制作、光引出膜的制作三个步骤，用本膜制成的复合导光板相比现有技术具单向出光、有光效高、光亮度和均匀度可控、自我保护界面结构等优点。

Description

光引出膜及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种光学材料及其生产方法，具体是应用于照明或发光显示设备的、并能将透明基板两平面间全反射的光引出平面的光引出膜及其生产方法。
背景技术
CN102565923公开了一种“复合型导光板”，是在透明基板下贴附有透明膜，在该透明膜的下部或上部表面印刷有导光点，该复合导光板的缺陷是：印刷导光点的反光油墨或散光油墨光效不高，两面出光，需在一面加反光板，影响光效且增加成本，无法制造大尺寸导光板。该对比文件未公开膜材料和具体生产方法。
CN101216573公开了“一种复合式导光板及制造方法”是由基材层和至少一层柔性导光薄膜复合成；从光传导原理看，参见图15，在复合层的最外两个面的其中一面或两面加工V型槽或凹凸表面，当光在整个复合层两个面之间全反射时，通过V型槽或凹凸表面漫反射或折射出平面。公开了一种压延成卷生产导光膜方法。用该膜制成的复合导光板有四点不足：
一是两面出光，需在一面加反光板，影响光效且增加成本。二是出射光为大角度范围漫射，难以对出射光角度进行控制。三是其导光点分布于柔性导光薄膜复合导光板的外表面，易积尘且不易去除干净，影响光照强度，外露的导光点结构易碰损、划破，影响使用效果和使用寿命。四是漫射使光在板中的传输距离加长，增加了光损。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种单面光引出、光效高、导光结构能得到自我保护、不同区域的光亮度可调的与现有导光膜导光机理不同的光引出膜及其生产方法。
解释上述技术问题采用如下技术方案：光引出膜的底面为凸面与凹面的组合面，凸面为平面，是与基板的贴合面，凸面与凹面的自然过渡面呈斜面或弧形面，为光的反射面。
所述的凸面的宽度或直径a为0.005-0.5mm，凸面与过渡面表面粗糙度小于R0.05，反射面的高度h为凸面宽度或直径a的0.65-2.5倍，反射面上任一点的切面与凸面的夹角为30°-80°。
本光引出膜的生产方法按如下步骤进行：
(1)光引出膜材料的选择：选用透明橡胶或透明塑料弹性体为原料；
(2)光引出膜模具的制作：采用超精密光学级加工方式制得压模模具或涂覆成型的辊模模具，压模及辊模模具表面结构与光引出膜的底面结构阴阳配套一致；
(3)光引出膜的制作：按步骤(1)选用的不同材料，采用步骤(2)中的一种模具，压制或涂覆或流延成型制得表面粗糙度小于R0.05、厚度为0.05-1mm的光引出膜；
本发明的有益效果是将本膜贴合基板后具有以下特点：
1.将基板平面间全反射的光折射出平面后通过全反射的方式导出，光效高。
2.光在基板中传输的路径最短，减少光在基板中的吸收(漫射的方法会加大光在基板中的传输距离)。
3.单面将光引出，减去了反射板并减少了光损。
4.光效高，出光亮度可控(出光均匀或区域增亮)，可制作大尺寸导光板。
5.导光功能区在与基板的贴合界面上，不受外界环境影响，使用可靠。
6.膜可裁剪成不同形状和图案再进行贴合，在广告照明家装幕墙等领域提供个性化光源。
7.成本低，光效高，贴合简单可靠，可在现场操作，方便，应用价值高。
附图说明
图1为基板上贴有本膜的复合导光板(平面型)结构示意图。
图2、3、4分别为用本膜制成的复合导光板平面、凸弧面、凹弧面光线走向示意图。
图5、6、7、8、9、10为贴合有本膜的夏合导光板不同形态的引光点微观结构示意图。其中图6、图10分别为图5、图9的A-A视图，图7、图8分别为凸与凹的反射面微结构示意图。
图11、12、13、14为光引出膜底面引光结构四种排列方式示例图。
图15为对比文件2的光线走向分析图。
图16为贴合有本膜的复合导光板反射机理示意图。
具体实施方式
本发明下面结构实施例并参照附图予以详述：参见图1-10，本光引出膜2的底面为凸面3与凹面4的组合面，凸面为与基板的贴合面，凸面与凹面的自然过渡面呈斜面或弧形面，为光的反射面5、6，图中有复合导光板的基板1，其板为透明材料，表面光滑。
所述的凸面3的宽度或直径a为0.005-0.5mm，凸面与反射面(即过渡面)5、6表面粗糙度小于R0.05，反射面5，6的高度h为凸面3宽度或直径a的0.65-2.5倍，反射面5、6上任一点的切面与凸面3的夹角为30°-80°。
本光引出膜的生产方法按如下步骤进行：
(1)光引出膜材料的选择：选用透明橡胶或透明塑料弹性体为原料；选用透明橡胶的以硅胶优选；
(2)光引出膜模具的制作：采用超精密光学级加工方式制得压模模具或涂覆成型的辊模模具，压模及辊模模具表面结构与光引出膜底面的结构阴阳配套一致；
(3)光引出膜的制作：按步骤(1)选用的不同材料，采用步骤(2)中的一种模具，压制或涂覆或流延成型制得表面粗糙度小于R0.05、厚度为0.05-1mm的光引出膜；
如果用本光引出膜与基板复合生产夏合导光板，则还需经过三个步骤，分别是：
基板材料的选择：选择透光率大于90％的有机玻璃、无机玻璃、PC板、PS板作基板；精致的、大面积的透光率应≥92％。；
基板的制作：根据所选用的材料不同，各按其常规方法制成表面光洁平整的平板或表面光洁的弧面板；
贴合：在基板上贴合本光引出膜即成复合导光板。
参见图2、3、4，在用本膜与基板贴合成的复合导光板基板1的一侧进入光线7与8，其中光线8射向与凹面4相对的基板顶面的一个小区间上，该小区间与对应的凹面4之间为空穴，空穴内的空气与基板的析射率差距大，继续反射到基板的底面，再反射到基板顶面与光引出膜2的凸面(即贴合面)3上，由于基板与光引出膜的折射率相近，光线8被折射到斜面或凸弧面或凹弧面(即反射面)5或6上，继而将反射光引出至光引出膜2外，若欲获得垂直于该膜2顶面的引出光，则可根据入射光7.8的入射角调整反射面5的倾斜角来实现，若需调节引出光的均匀度和亮度，则分别可从调整光引出膜底面的凸面3的密度和凸面3与凹面4的面积比来实现，调整均匀度还需遵循一个原则：距离入射光近的凸面分布应比远的稀疏些，越远越密集。导光点(或称导光结构)可为平行线型排列(如图11所示)、或为交叉双线型排列(如图12所示)、或为有规律的点型排列(如图13所示)、或为无规律的点型排列(如图14所示)，前两种排列可从基板1的一侧或相对两侧进入入射光，后两种排列可从1-4个侧面进光，对于交叉双线型排列的，若交角为90°或90°±10°的，也可从1-4个侧面进光。
从图2的平面型、图3的凸弧面型和图4的凹弧面型三种复合导光板的光线走向可以看出，只要光引出膜底面的引光点(引光结构)符合要求，均能实现光的引出。需说明的是当基板1为凸或凹弧面时，贴合其上的光引出膜2的顶面及其底面的贴合面3也必然随之成为凸或凹弧面，但在具体制作时，整个光引出膜2的顶面和底部贴合面3均应制成平面，因是柔性弹性材料，且表面为镜面光洁度，弧面的基板面与平面的光引出膜贴合面的无间贴合毫不困难。基板与光引出膜的相贴为镜面相贴，可以不用胶粘剂胶合，以降低成本、减少工序和提高光效。
图11-14显示四种不同的光引出膜底面的凸面与凹面的排列方式，这只是举例而已，如图11的平行线型排列、图12的交叉双线型排列等还可以是不连续的点状排列，该“点”可以是方形、三角形、多边形等，点与点的间距可以相等或不相等，“点”的面积也可大可小，但不能大于限定的贴合面宽度与直径a＝0.005-0.5mm的要求。
反射面5和6的高度h为凸面3的宽度或直径a的0.65-2.5倍，其一是为保证光线8折射出面3后能射到面5上，其二是为防止因外力使凹面4接触到基板1的顶面。参见图16。
d＝(e+c)/2
e为根据需要确定的出射光与光引出膜顶面的交角，e一般为60-120度。
c根据实际选择光源，是折射光与基板顶面的交角，一般为0-37度。
因而d的范围是30-80之间，d是反射面5、6与基板顶面的交角，以45-55度为优选。折光反射点至基板顶面的高度f为：f＝b*sinc*sind/sin(d-c)，反射面5、6的高度h为：h≥a*sinc*sind/sin(d-c)。
本光引出膜与现有技术CN102565923“复合型导光板”在结构和制作方法上有较大区别，就其光学机理而言，还存在如下不同：
参见图15，现有导光板技术是在复合层的最外两个面的其中一面或两面加工V型槽或凹凸表面，当光在整个复合层两个面之间全反射时，通过V型槽或凹凸表面漫反射或折射出平面。
本光引出膜是通过膜与基板的镜面贴合区3，将光折射出基板，并通过膜的反射面5直接将光全反射出膜顶表面，不在基板内再次反射传输。
正因为有上述不同，用本光引出膜贴合基板制成的复合导光板能自然体现出如下有益效果：能将基板平面间全反射的光折射出平面后通过全反射的方式导出，光在基板中传输的路径最短，减少光在基板中的吸收。单面将光引出，减去了反射板并减少了光损。这些均体现光效高。出光亮度可控(出光均匀或区域增亮)，可制作大尺寸导光板。导光功能区在与基板的复合界面上，有自我保护界面的功能，不受外界环境影响，使用可靠。膜可裁剪成不同形状和图案再进行贴合，在广告照明或家装幕墙等领域提供个性化光源。成本低，贴合简单可靠，可在现场操作，方便，应用价值高。

Claims (2)

1.一种光引出膜，为透明柔性膜，其特征是该光引出膜（2）的底面为凸面（3）与凹面（4）的组合面，凸面为平面，是与基板的贴合面，凸面与凹面的自然过渡面呈斜面或弧形面（5、6），为光的反射面；凸面（3）的宽度或直径a为0.005-0.5mm，凸面和过渡面表面粗糙度小于R0.05，反射面（5、6）的高度h为凸面（3）宽度或直径a的0.65—2.5倍，反射面（5、6）上任一点的切面与凸面（3）的夹角为30°—80°。
2.如权利要求1所述的光引出膜，其特征是该光引出膜的生产方法按如下步骤进行：
（1）光引出膜材料的选择：选用透明橡胶或透明塑料弹性体为原料；
（2）光引出膜模具的制作：采用超精密光学级加工方式制得压模模具或涂覆成型的辊模模具，压模及辊模模具表面结构与光引出膜的底面结构阴阳配套一致；
（3）光引出膜的制作：按步骤（1）选用的不同材料，采用步骤（2）中的一种模具，压制或涂覆或流延成型制得表面粗糙度小于R0.05、厚度为0.05—1mm的光引出膜。
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