LCD导光板微结构成型技术及发展趋势_王海雄

出光效果，Ｖ 槽 的 形 状 逐 渐 得 到 优 化，出 现 了 自 由曲面微型槽和波形槽等新型的设计。
（４）微光 栅 型 微 结 构。 根 据 二 元 光 学 的 衍 射 理论，在导光板的 上 表 面 或 下 表 面 设 计 各 种 类 型 的微光栅替代扩 散 网 点 或 微 沟 槽 型 微 结 构，来 控 制 光 线 的 出 射 方 向 ，从 而 获 得 很 好 的 导 光 均 匀 度 。 应用于导光板表面实现导光功能的光栅有正弦光 栅 、达 曼 光 栅 和 泰 伯 光 栅 等 ，很 多 学 者 做 了 大 量 的 实验证明了通过调整这些光栅的相关参数可实现 光从导光板表面均匀出射 。 ［８－１０］
第４期
王海雄，等：ＬＣＤ 导光板微结构成型技术及发展趋势
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塑料薄板的一个侧面射入经塑料内部后会从另一 个侧面射出，而在 导 光 板 表 面 设 计 微 结 构 可 以 破 坏 光 的 全 反 射 ，使 多 数 光 线 垂 直 导 光 板 平 面 射 出 。
随着计算机模 拟 技 术 的 发 展，导 光 板 微 结 构 设计不断改 进，使 得 ＬＣＤ 的 显 示 品 质 不 断 提 高。 但是微结 构 设 计 必 须 考 虑 到 制 作 技 术 的 发 展 水 平 ，导 光 板 的 反 射 光 的 微 结 构 尺 寸 越 小 ，光 学 效 果 可 能 更 好 ，但 是 否 能 制 作 出 来 及 制 作 成 本 的 高 低 ， 这必须考虑当前导光板微结构成型技术的发展情 况。同时，导光板 的 制 作 技 术 随 着 新 型 导 光 微 结 构的出现而不断 发 展，不 同 类 型 的 导 光 板 制 作 技 术差异较大，所以 随 着 导 光 板 微 结 构 创 新 的 设 计 思想的产生，新颖 的 微 结 构 成 型 技 术 的 应 用 也 是 导光板技术发展的必然趋势。
第 ２７ 卷 第 ４ 期 ２０１２ 年 ８ 月
液 晶 与 显 示
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ ａｎｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ
文 章 编 号 ：１００７－２７８０（２０１２）０４－０４８６－０７
Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．４ Ａｕｇ．，２０１２
ＬＣＤ 导光板微结构成型技术及发展趋势
３ 导光板微结构成型技术
导光板微结构的成型方法可分为印刷法和非 印刷法，印刷法是 早 期 的 扩 散 网 点 型 微 结 构 成 型 的方法，然后由于 各 种 微 结 构 型 式 导 光 板 的 出 现 则发展到非印刷式成型方法。非印刷式成型方法 的 种 类 比 较 多 ，最 先 使 用 的 为 射 出 成 型 法 ，该 方 法 已得 到 广 泛 应 用，另 外 还 有 激 光 雕 刻、３ＤＶ 切 割 法 、化 学 蚀 刻 等 ，在 近 期 则 发 展 到 模 板 压 印 法 。 ３．１ 印 刷 法
２ 导光板微结构的形式
导光板的导光性能主要取决于表面的微结构 形状及分布，微结 构 的 尺 寸 在 数 微 米 至 数 十 微 米 之间，导光板表面 的 疏 密 程 度 则 根 据 离 光 源 的 远 近确定。为使 光 能 从 导 光 板 表 面 均 匀 出 射，微 结 构 的 设 计 形 式 主 要 有 扩 散 网 点 型 、微 沟 槽 型 、微 棱 镜型和微光栅型４种。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ ｉｓ ａ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｉｃｒｏ－ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎｓ ａｒｅ ｅｍｅｒｇｉｎｇ，ａｎｄ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅｍ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｏｌｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｔ ｌａｓｔ，ｍａｄｅ ｏｕｔｌｏｏｋｓ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＣＤ；ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐｌａｔｅ；ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
印刷法成型导光板微结构的特点是劳动密集
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液 晶 与 显 示
第 ２７ 卷
程度 高，成 本 低，适 合 于 大 型 导 光 板 的 制 作，我 国 很多 ＬＣＤ 生产企 业 的 ６１ｃｍ（２４ｉｎ）以 上 的 导 光 板扩散网点微结构成型仍采用此方法。但因成型 周 期 长 ，合 格 率 低 ，在 日 本 和 韩 国 已 经 逐 渐 被 其 他 成型方法所替代。 ３．２ 射 出 成 型 法
１ 引 言
液 晶 显 示 器 （Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ） 因 具 有 低 辐 射 、体 积 轻 薄 短 小 、耗 电 少 的 特 性 而 取 代了阴极射 线 管 显 示 器，成 为 市 场 的 主 流。 液 晶 电视、电脑屏幕、工 业 控 制 设 备、３Ｃ 产 品 等，都 大 量改用 ＬＣＤ 作为显示 工 具。ＬＣＤ 的 组 成 主 要 包 括液晶面板和背光模组两部分。背光模组是液晶 显示器的重 要 零 组 件，占 其 材 料 成 本 的 ２０％，仅
（３）Ｖ 沟槽型微结构 。 ［５－７］ 这种微结构通 常 设 计在导光板的下 表 面，槽 的 两 个 斜 面 因 特 殊 的 加 工而使光线 不 能 透 过，仅 起 反 射 光 的 作 用。 然 后 利用侧光源在网 线 间 形 成 的 折 射、反 射 及 漫 反 射 等光效应，将线 性 光 源 转 换 为 平 面 光 源。 垂 直 Ｖ 槽间距与光源越 近 配 置 越 宽，离 光 源 越 远 逐 渐 变 窄，水平 Ｖ 槽 离 光 源 越 远 逐 渐 宽 而 深，所 以 导 光 板光线出射平面的亮度保持均匀。为追求更好的
（２）微棱 镜 型 微 结 构 。 ［４］ 在 导 光 板 下 表 面 设 计 微 棱 镜 结 构 ，并 在 棱 镜 面 上 涂 上 高 反 射 模 ，可 以 代 替 传 统 的 反 射 板 ，并 可 以 减 小 导 光 板 的 厚 度 ，加 强光的调制作用。若在上表面设计和下表面方向 正 交 的 微 棱 镜 结 构 ，则 可 以 替 代 增 亮 膜 ，使 得 平 行 灯 光 方 向 的 光 线 会 聚 ，从 而 提 高 光 能 的 利 用 率 。
（１）扩散网点微结构 。 ［２－３］ 应用等间距 法 或 等 半径法在导光板 的 表 面 设 计 扩 散 网 点，当 光 线 射 到扩散网点上，由 于 网 点 内 含 微 小 结 构 使 光 线 的 传播方向改 变，发 生 散 射 作 用。 通 常 近 光 源 部 分 因 光 线 密 集 扩 散 网 点 小 而 疏 ；相 反 ，远 离 光 源 部 分 因光线稀疏扩散网点大且密。扩散网点微结构是 早期导光板的设计型式。
Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ－Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐｌａｔｅ ｏｆ ＬＣＤ ａｎｄ Ｔｒｅｎｄｓ
ＷＡＮＧ Ｈａｉ－ｘｉｏｎｇ１，ＬＩ Ｊｉ－ｂｉｎ２＊
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０６０，Ｃｈｉｎａ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｈｘ１３１＠１２６．ｃｏｍ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０６０，Ｃｈｉｎａ）
印刷法是最早 使 用 的 制 作 导 光 板 方 法，是 导 光板扩散网点微结构的主要成型方法。首先通过 挤出成型的方法 制 得 光 学 塑 料 薄 板，经 过 剪 裁 和 表面处理后，然后 用 特 定 的 印 刷 设 备 上 在 其 底 面 用油墨印刷上圆 形、蜂 窝 形 或 方 形 的 白 色 浓 淡 扩 散点 后 制 成，其 扩 散 网 点 的 尺 寸 为 １００ μｍ 到 １ｍｍ。通过实验证 明，除 扩 散 网 点 的 大 小 及 疏 密 分布影响光的散 射 外，油 墨 的 选 择 对 光 散 射 也 有 较大的影响。油墨主要是依靠其内的每一个均为 微米等级光学散射颗粒实现对光的作用。油墨的 制作是根据米氏散射理论（Ｍｉｅ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｔｈｅｏｒｙ）， 将光学散 射 颗 粒 如 ＵＶ 胶、二 氧 化 钛 （ＴｉＯ２）、硫 化钡（ＢａＳＯ４）等 加 入 油 墨 之 中，其 中 二 氧 化 钛 晶 体对可见光的折射率高达 ２．６２，并 具 有 高 反 射 且 不 吸 收 光 的 特 性 ，可 将 光 线 反 射 和 折 射 回 导 光 板 ， 并 从 工 作 面 均 匀 输 出 ，从 而 起 到 导 光 的 作 用 ，所 以 配置导光油墨是是印刷式导光板制制造技术的核 心，导光油墨的质 量 直 接 影 响 到 导 光 板 的 亮 度 和 均匀度 。 ［１１］ 各 导 光 板 生 产 企 业 大 多 采 用 现 有 导 光油墨经改良后 印 刷，或 者 自 行 研 制 开 发 符 合 产 品 性 能 要 求 的 专 用 导 光 油 墨，以 期－２５；修 订 日 期 ：２０１２－０３－１９ 基 金 项 目 ：深 港 创 新 圈 合 作 项 目 （Ｎｏ．２０１１１３９）
作 者 简 介 ：王 海 雄 （１９７５－ ），男 ，湖 南 邵 阳 人 ，博 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 先 进 光 学 制 造 技 术 ． ＊ 通 讯 联 系 人 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｊｂ＠ｓｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ