CN114609720A - 导光板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种导光板及其制作方法。所述导光板利用纳米浆料沉积填充于导光板表面的光学微结构，将导光板表面的光学微结构与空气隔离，能够应用于各种需要发光或背光的光效应用领域，可以将本发明制作的导光板的两个表面都采用固态或液态光学胶与各种平面或曲面的部件实现无缝隙一体化贴合。并且可以将多个导光板层叠粘合在一起，以实现功能性照明或装饰性照明，可广泛应用于家电面板控制、消费电子装饰性盖板、汽车智能表面及智能座舱等光效应用场景，进而实现汽车、家用电器、消费电子、建筑等各种不同应用场景下的超薄一体化发光与照明需求，拥有非常广阔的未来市场应用前景，将带来巨大的经济效益与社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及光效应用领域，尤其涉及一种导光板及其制作方法。
背景技术
家用电器、智能家居、消费电子、汽车智能座舱等产品的设计需要有丰富的、不同种类的创新性设计元素的要求，而其中光的元素对人眼的刺激是最直观以及最容易让消费者实现沉浸式体验的，所以设计师在产品的设计过程中都非常重视灯光效果的运用以及注意光效的细节展示。细腻而炫丽的个性化发光装置可以给产品带来多种令消费者印象深刻的差异化感受。光效设计是各种类型的产品设计中不可或缺的重要组成部分，用于表达信息、提醒用户以及渲染效果等。合理的光效设计不仅能让冰冷冷的产品多了几分色彩，还能让产品的用户体验锦上添花，赢得更多消费者的长久关注，并让消费者产生重复购买的欲望。
导光板是实现光效设计的常用结构，广泛应用于液晶显示装置的背光模组中。背光模组依据光源设置位置的不同主要区分为直下式背光模组及侧入式背光模组。现有设计中，以侧入式背光模组为例，如图1及图2所示，其通常包括导光板100以及配置于导光板100的侧面(入光面)101的光源200。导光板100的底面102设有数个凹槽1021，光源200发出的光线进入导光板100后，光线可顺利地从导光板100的顶面(出光面)103射出，以实现简单的单一背光，并主要应用于液晶显示装置的显示背光或实现一些简易的发光照明功能。
导光板100在应用时，一般会将导光板100的底面102通过固态或液态光学胶与其它关联结构的壳体、盖板或底板等无缝隙粘合以实现一体化(图3中以导光板100的底面102通过液态光学胶300无缝隙粘合底板400为例)，如图3所示，由于凹槽1021会被液态光学胶300填充，而液态光学胶300的折射率与导光板100的折射率相近，大部分光线将以全反射的方式从导光板100的尾端(与入光面101相对的一面)射出，从而造成导光失效，即亮度大幅度衰减而失去导光或发光照明等功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导光板，利用纳米浆料沉积填充于导光板表面的光学微结构内，避免导光失效，从而能够应用于各种需要一体化粘合发光或背光的光效应用领域。
本发明的目的还在于提供一种导光板的制作方法，将纳米浆料沉积填充于导光板表面的光学微结构内，形成新型导光板，避免一体化粘合后导光失效。
为了达到上述目的，本发明提供了一种导光板，包括基板、设于基板表面的光学微结构、及填充于光学微结构内的纳米浆料；
所述光学微结构为由基板表面向内凹陷的凹槽。
所述光学微结构包括环状结构、类碗状结构、及类锥状结构中的一种或多种。
所述光学微结构的直径为10μm～100μm，深度为1μm～20μm。
所述基板的材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。
所述纳米浆料包括纳米银浆或纳米铜浆。
本发明还提供了一种导光板的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供基板，在基板的表面形成光学微结构；
步骤S2、在基板上的光学微结构内填充纳米浆料，固化后得到导光板；
所述光学微结构为由基板表面向内凹陷的凹槽。
所述步骤S1具体包括：
步骤S11、提供微纳压印装置；
所述微纳压印装置包括压印平台、压印模具、两支架、及控制机构，所述压印模具包括压辊及包覆于压辊上的压板，所述压板的表面设有与光学微结构相对应的凸起；
两支架分别设于压辊的两端，所述压辊能够相对于两支架滚动；所述控制机构用于控制两支架靠近或远离压印平台，并能从压印平台的一端运动到另一端，从而带动压辊靠近或远离压印平台，并能从压印平台的一端运动到另一端；
所述压印平台包括定位机构；
步骤S12、将基板放置于压印平台的定位机构上；
步骤S13、控制机构控制两支架靠近压印平台，直到压辊压入基板的一端；之后控制机构控制两支架向基板的另一端运动，使得压辊在基板的表面滚动，且压力均匀，直到压辊从基板的一端滚动到基板的另一端；
步骤S14、从压印平台上取出基板，得到表面形成有光学微结构的基板。
所述步骤S2采用涂布工艺将纳米浆料填充于光学微结构内。
所述步骤S2采用狭缝模具式刮涂工艺将纳米浆料填充于光学微结构内，所述步骤S2具体包括：
步骤S21、提供涂布装置；
所述涂布装置包括涂布平台、滴灌桶、流体流量控制泵浦、及刮涂模具；
所述滴灌桶连接流体流量控制泵浦，所述流体流量控制泵浦连接所述刮涂模具；所述滴灌桶22内盛装纳米浆料；
步骤S22、将基板放置于涂布平台上，预先确定流体流量控制泵浦的滴灌参数，调整好刮涂模具的角度以及与基板之间的间隙，启动涂布装置，所述涂布平台带动基板以预设的速度相对于刮涂模具运动，直到基板上的光学微结构内填充纳米浆料，再使得纳米浆料固化后得到导光板。
所述步骤S22中采用热固化或UV固化的方式使得纳米浆料固化。
本发明的有益效果：本发明提供的一种导光板及其制作方法，利用纳米浆料沉积填充于导光板表面的光学微结构，将导光板表面的光学微结构与空气隔离，能够应用于各种需要发光或背光的光效应用领域，可以将本发明制作的导光板的两个表面都采用固态或液态光学胶与各种平面或曲面的部件实现无缝隙一体化贴合。并且可以将多个导光板层叠粘合在一起，以实现功能性照明或装饰性照明，可广泛应用于家电面板控制、消费电子装饰性盖板、汽车智能表面及智能座舱等光效应用场景，进而实现汽车、家用电器、消费电子、建筑等各种不同应用场景下的超薄一体化发光与照明需求，拥有非常广阔的未来市场应用前景，将带来巨大的经济效益与社会效益。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为现有技术的导光板的正常导光光路示意图；
图2为现有技术的导光板的靠近入光面的凹槽处的局部光路示意图；
图3为现有技术的导光板的凹槽填充液态光学胶后导光失效的光路示意图；
图4为本发明的导光板及其导光光路示意图。
图5为本发明的导光板的制作方法的示意图；
图6为本发明的微纳压印装置的立体图；
图7为本发明的基板放置于定位机构上的立体图；
图8为本发明的导光板的制作方法的步骤S13的立体示意图；
图9为本发明的导光板的制作方法的步骤S14的立体示意图；
图10为本发明的涂布装置的立体图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图4，本发明提供一种导光板，包括基板1、设于基板1表面的光学微结构2、及填充于光学微结构2内的纳米浆料3。
所述光学微结构2为由基板1表面向内凹陷的凹槽，从而能够容纳填充所述纳米浆料3。
具体地，所述光学微结构2包括环状结构、类碗状结构、及类锥状结构等3D结构中的一种或多种。所述光学微结构2的直径为10μm～100μm，深度为1μm～20μm。
所述基板1的材料包括PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(Polystyrene，聚苯乙烯)、或MS(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物)等光学级高透明材料。所述基板1的厚度为0.05mm～8mm，优选为0.1mm～2mm。
所述基板1可以为卷料或者片材。
所述纳米浆料3完全填充所述光学微结构2，从而使得所述基板1的表面平整光滑。
具体地，所述纳米浆料3包括纳米银浆或纳米铜浆等，具有高反射率与低折射率表面光学特性。
基于上述导光板，如图5所示，本发明还提供一种导光板的制作方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供基板1，在基板1的表面形成光学微结构2；
步骤S2、在基板1上的光学微结构2内填充纳米浆料3，固化后得到导光板。
具体地，所述步骤S1采用微纳压印工艺形成所述光学微结构2，具体包括：步骤S11、提供微纳压印装置10。
如图6所示，所述微纳压印装置10包括压印平台11、压印模具12、两支架13、及控制机构(图未示)，所述压印模具12包括压辊121及包覆于压辊121上的压板122，所述压板122的表面设有与光学微结构2相对应的凸起1221。在本发明的其它实施例中，所述压印模具12包括压辊121，在压辊121表面通过机械加工等方式设置与光学微结构2相对应的凸起1221。
两支架13分别设于压辊121的两端，所述压辊121能够相对于两支架13滚动。所述控制机构用于控制两支架13靠近或远离压印平台11，并能从压印平台11的一端运动到另一端，从而带动压辊121靠近或远离压印平台11，并能从压印平台11的一端运动到另一端。
所述控制机构可以为计算机，能够通过编程等方式精确控制支架13的运动，并能控制压辊121及压板122的温度，以更有利于图形的转写。
所述压印平台11包括定位机构111。
具体地，为了确保压印时温度适宜以避免温度对于基板1压印的影响，所述压印平台11具有加热功能，且为了更好地固定基板1，所述压印平台11还具有抽真空功能，能够在基板1放置于定位机构111后进一步地固定住基板1。
所述压板122为钢板或镍板，厚度为0.1mm～0.5mm；所述压板122的原版是镜面，表面粗糙度小于等于Ra2.0。所述压板122为钢板时，通过激光光刻或钻石刀具机加工形成与光学微结构2相对应的凸起1221；所述压板122为镍板，采用电铸翻版技术形成与光学微结构2相对应的凸起1221。
步骤S12、如图7所示，将基板1放置于压印平台11的定位机构111上。
步骤S13、如图8所示，控制机构控制两支架13靠近压印平台11，直到压辊121压入基板1的一端；之后控制机构控制两支架13向基板1的另一端运动，使得压辊121在基板1的表面滚动，且压力均匀，直到压辊121从基板1的一端滚动到基板1的另一端。
步骤S14、如图9所示，从压印平台11上取出基板1，得到表面形成有光学微结构2的基板1。
所述步骤S2采用涂布工艺将纳米浆料3填充于光学微结构2内。例如可以采用辊涂或刮涂工艺，利用毛细物理现象将纳米浆料3沉积填充于基板1上的光学微结构2。
如图10所示，本发明以狭缝模具式刮涂工艺为例，所述步骤S2具体包括：
步骤S21、提供涂布装置20。
所述涂布装置20包括涂布平台21、滴灌桶22、流体流量控制泵浦23、及刮涂模具24。
所述滴灌桶22连接流体流量控制泵浦23，所述流体流量控制泵浦23连接所述刮涂模具24。所述滴灌桶22内盛装纳米浆料3。
步骤S22、将基板1放置于涂布平台21上，预先确定流体流量控制泵浦23的滴灌参数，调整好刮涂模具24的角度以及与基板1之间的间隙，启动涂布装置20，所述涂布平台21带动基板1以预设的速度相对于刮涂模具24运动，直到基板1上的光学微结构2内填充纳米浆料3，再根据纳米浆料3的物理与化学特性，采用热固化(如高温烘烤的方式)或UV(紫外光)固化的方式使得纳米浆料3固化后得到导光板。
本发明通过在基板表面上的光学微结构内沉积填充纳米浆料，得到导光板，从而得以让光学微结构与空气隔离。利用纳米浆料的高反射率与低折射率表面光学特性，让光源(如LED光源)从导光板侧面(入光面)发出的光线进入导光板后，光线被沉积填充于导光板底面上的光学微结构内的纳米浆料破环全反射条件，从而向各个角度反射回导光板内部，最终将光线从导光板的顶面(出光面)射出。因此，本发明的导光板具有一个新的发光特性，即由于光学微结构内填充了纳米浆料，进入导光板的光线并不会在光学微结构的界面处折射出导光板，而是主要遵循光的反射定律从不同角度反射回导光板，再从导光板的出光面折射出去从而实现导光板出光面发光，以实现导光功能。在本发明基础上，即使在导光板表面(设有光学微结构且被纳米浆料填充的表面)涂覆OCA(Optically Clear Adhesive)光学胶或其它高透明的光学胶水也不会造成导光板导光失效。
传统的导光板一旦光学微结构被胶水填充，由于光学微结构内填充的胶水的折射率与导光板的折射率接近，大部份射入导光板内的光线在出光面处继续发生全反射，直至从导光板的尾端(入光面的对面)射出，从而造成导光失效，即亮度大幅度衰减而失去发光照明及背光显示等功能。因而采用现有传统技术的导光板只能实现简单的单一背光应用，一般主要应用于液晶显示装置的显示背光或其它一些简易的发光照明功能。
与现有技术相比，采用本发明的导光板，将该导光板通过固态或液态光学胶与关联结构的壳体、盖板或底板粘合，可以实现无缝隙粘合以实现一体化。进一步地，本发明中，可以将多层导光板彼此通过固态或液态光学胶无缝隙粘合而叠加在一起，然后分别智能控制每层的导光板侧面的光源，以满足在同一区域多功能用户界面或复杂的图形化变颜色装饰发光，可以给产品设计带来更加丰富灵活的光效设计灵感，获得一体化超轻薄智能发光组件。
综上所述，本发明提供一种导光板及其制作方法，利用纳米浆料沉积填充于导光板表面的光学微结构，将导光板表面的光学微结构与空气隔离，能够应用于各种需要发光或背光的光效应用领域，可以将本发明制作的导光板的两个表面都采用固态或液态光学胶与各种平面或曲面的部件实现无缝隙一体化贴合。并且可以将多个导光板层叠粘合在一起，以实现功能性照明或装饰性照明，可广泛应用于家电面板控制、消费电子装饰性盖板、汽车智能表面及智能座舱等光效应用场景，进而实现汽车、家用电器、消费电子、建筑等各种不同应用场景下的超薄一体化发光与照明需求，拥有非常广阔的未来市场应用前景，将带来巨大的经济效益与社会效益。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种导光板，其特征在于，包括基板(1)、设于基板(1)表面的光学微结构(2)、及填充于光学微结构(2)内的纳米浆料(3)；
所述光学微结构(2)为由基板(1)表面向内凹陷的凹槽。
2.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述光学微结构(2)包括环状结构、类碗状结构、及类锥状结构中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的导光板，其特征在于，所述光学微结构(2)的直径为10μm～100μm，深度为1μm～20μm。
4.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述基板(1)的材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、或甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物。
5.如权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述纳米浆料(3)包括纳米银浆或纳米铜浆。
6.一种导光板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、提供基板(1)，在基板(1)的表面形成光学微结构(2)；
步骤S2、在基板(1)上的光学微结构(2)内填充纳米浆料(3)，固化后得到导光板；
所述光学微结构(2)为由基板(1)表面向内凹陷的凹槽。
7.如权利要求6所述的导光板的制作方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S11、提供微纳压印装置(10)；
所述微纳压印装置(10)包括压印平台(11)、压印模具(12)、两支架(13)、及控制机构，所述压印模具(12)包括压辊(121)及包覆于压辊(121)上的压板(122)，所述压板(122)的表面设有与光学微结构(2)相对应的凸起(1221)；
两支架(13)分别设于压辊(121)的两端，所述压辊(121)能够相对于两支架(13)滚动；所述控制机构用于控制两支架(13)靠近或远离压印平台(11)，并能从压印平台(11)的一端运动到另一端，从而带动压辊(121)靠近或远离压印平台(11)，并能从压印平台(11)的一端运动到另一端；
所述压印平台(11)包括定位机构(111)；
步骤S12、将基板(1)放置于压印平台(11)的定位机构(111)上；
步骤S13、控制机构控制两支架(13)靠近压印平台(11)，直到压辊(121)压入基板(1)的一端；之后控制机构控制两支架(13)向基板(1)的另一端运动，使得压辊(121)在基板(1)的表面滚动，且压力均匀，直到压辊(121)从基板(1)的一端滚动到基板(1)的另一端；
步骤S14、从压印平台(11)上取出基板(1)，得到表面形成有光学微结构(2)的基板(1)。
8.如权利要求6所述的导光板的制作方法，其特征在于，所述步骤S2采用涂布工艺将纳米浆料(3)填充于光学微结构(2)内。
9.如权利要求8所述的导光板的制作方法，其特征在于，所述步骤S2采用狭缝模具式刮涂工艺将纳米浆料(3)填充于光学微结构(2)内，所述步骤S2具体包括：
步骤S21、提供涂布装置(20)；
所述涂布装置(20)包括涂布平台(21)、滴灌桶(22)、流体流量控制泵浦(23)、及刮涂模具(24)；
所述滴灌桶(22)连接流体流量控制泵浦(23)，所述流体流量控制泵浦(23)连接所述刮涂模具(24)；所述滴灌桶22内盛装纳米浆料(3)；
步骤S22、将基板(1)放置于涂布平台(21)上，预先确定流体流量控制泵浦(23)的滴灌参数，调整好刮涂模具(24)的角度以及与基板(1)之间的间隙，启动涂布装置(20)，所述涂布平台(21)带动基板(1)以预设的速度相对于刮涂模具(24)运动，直到基板(1)上的光学微结构(2)内填充纳米浆料(3)，再使得纳米浆料(3)固化后得到导光板。
10.如权利要求9所述的导光板的制作方法，其特征在于，所述步骤S22中采用热固化或UV固化的方式使得纳米浆料(3)固化。
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