專利名稱：一種背光模組用光擴散片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于均勻照明的背光模組，具體涉及背光模組中的光擴散膜的制作方
法，適用于液晶顯示裝置的背光模塊，也適用于基于光擴散片結(jié)構(gòu)的投影屏幕。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今液晶顯示裝置多采用從液晶面板背面照射的背光型照明方式，有側(cè)光型、垂 直型等背光裝置。以筆記本用的側(cè)光型照明方式的背光模組為例，如附圖1所示，其具備 燈管l，為半導(dǎo)體照明或者冷光源照明，呈線狀作為光源；反射片2 ;導(dǎo)光板7，呈方形板狀； 下光擴散膜8，其具有透明基板4，底部具有防黏結(jié)材料3，頂部具有擴散層5 ;棱鏡格柵膜6 位于上光擴散膜9的下側(cè)。 上述的側(cè)光照明液晶顯示模組具有的功能如下首先，燈管1向?qū)Ч獍?射出光 線，會受到導(dǎo)光板7頂面的微結(jié)構(gòu)引導(dǎo)從其表面射出；其次，由導(dǎo)光板2導(dǎo)出的光線進入下 光擴散膜8，并被光擴散膜8所擴散，由其表面射出；緊接著，由下光擴散膜8出射的光線射 入棱鏡格柵膜6，并經(jīng)由棱鏡以在近法線方向向外射出；然后由棱鏡格柵膜6出射的光線進 入上光擴散膜9，經(jīng)過進一步擴散均勻化后進入液晶部分10。 液晶背光顯示模組中的光擴散膜通常具備透明基材層4和光擴散層5。黏結(jié)層3
是為了防止光擴散膜的背面與導(dǎo)光板7的表面密合產(chǎn)生干涉條紋，造成困擾。 光擴散片的主要功能有兩個第一個為有效利用圖像光以確保屏幕高亮度，光可
以限制性地向所估計觀察者存在區(qū)域擴散和發(fā)射。第二個功能為屏幕邊緣部分的亮度得到
提高以減小亮度的不均勻性，其中屏幕的邊緣部分與屏幕中心部分亮度不均就視角而言是
不利的。 常見的光擴散片制作方法，其一是熱處理鑄模法，將主要材料例如甲基丙烯酸甲 酯(MMA)、偶氮二異丁晴(AIBN)、聚(甲基)丙烯酸甲基，聚(甲基)丙烯酸乙基等的(甲 基)丙烯酸單體或聚合體、聚乙烯對苯二甲酯、聚丙烯對苯二甲酯等的聚酯、聚碳酸酯、聚 苯二烯、聚甲基戊烯等的熱可塑性樹脂，或是硬化樹脂類、透明玻璃類、透明陶瓷類等，經(jīng)充 分的攪拌混合或者熔融，覆于薄膜表面；其二是涂布方法(中國發(fā)明專利CN 101029940A)， 將混合復(fù)數(shù)球狀散射粒子及復(fù)數(shù)非球狀散射粒子，材料組成為玻璃、亞克力或者有機高分 子等，利用噴涂、UV膠涂布或者印刷等工藝接合于基底表面；其三是機械加工方法(中國發(fā) 明專利CN1734290A)，在轉(zhuǎn)移輥上連續(xù)改變切割工具的切入量，在轉(zhuǎn)移輥表面形成多個微透 鏡圖案，然后施加接觸粘合步驟，將吸收能量和利用能量固化的樹脂材料施加到轉(zhuǎn)移輥表 面，然后將基膜和樹脂接觸粘合并硬化。
這些方法存在以下一些主要缺點 1)熱處理鑄模法過程需要花上4 8個小時，制作效率低。 2)涂布方法中，為提高光擴散膜均勻擴散的效果，必須增加粒子的堆疊密度，由于 材料涂覆不均，無法充分地達成均勻光擴散。涂布方法還有一個主要缺點在于，由于擴散膜 基材、黏結(jié)劑、擴散粒子使用不同材料(如合成樹脂)，因此容易因熱或者紫外線等造成變形或變色(黃化)。當微小擴散粒子與黏合劑密合性不足時，也會導(dǎo)致強度變差及光線透過 率下降。 3)機械加工方法雖然較靈活，但需要高精密機械加工設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高和 效率下降。 因此，在保證光擴散膜的光學(xué)特性和使用壽命的前提下，需要尋求一種加工方便、 制作效率高的光擴散膜的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種光擴散片及其制作方法，通過方法的改進，降低生產(chǎn)成本， 以較便捷的技術(shù)實現(xiàn)高品質(zhì)的光擴散片的制作，所制作的光擴散片適用于液晶背光顯示模 組，也適用于基于光擴散片的投影屏幕。 為達到上述目的，本發(fā)明的總體構(gòu)思是，利用微顆粒排布實現(xiàn)微透鏡陣列，然后經(jīng) 過電鑄的方法把微顆粒的表面形貌轉(zhuǎn)移至硬金屬材料，以巻對巻或平面對平面的方式壓印 透明聚合物高分子材料，實現(xiàn)大幅面的光擴散片制作。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種背光模組用光擴散片，包括透明的基材層，在所述 基材層的一側(cè)表面設(shè)有與基材層一體結(jié)構(gòu)的擴散層，所述擴散層具有分布的凹形微透鏡結(jié) 構(gòu)。 或者，一種背光模組用光擴散片，包括透明的基材層，在所述基材層的一側(cè)表面復(fù) 合有一UV固化樹脂層，所述UV固化樹脂層具有分布的凹形微透鏡結(jié)構(gòu)。
上述技術(shù)方案中，所述的微透鏡結(jié)構(gòu)為凹半球形或其它不規(guī)則凹形狀；微透鏡結(jié) 構(gòu)分布狀態(tài)為隨機分布或者有序排布。 所述的基材層可以表現(xiàn)為薄膜型，也可以表現(xiàn)為板材型。 為獲得上述光擴散板，本發(fā)明提供了一種背光模組用光擴散片的制作方法，包括 下列步驟 (1)在一基板的一側(cè)表面制備具有粘性的固定層； (2)將微納米結(jié)構(gòu)尺寸的顆粒經(jīng)所述固定層排布固定于所述基板表面； (3)將步驟(2)獲得的帶有表面微結(jié)構(gòu)的基板作為電鑄模板進行精密電鑄，將微
結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至電鑄金屬板上； (4)用步驟(3)獲得的金屬電鑄片作為壓印模板，經(jīng)熱壓印或紫外壓印至光擴散 片材料上，制作獲得光擴散片。 上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的固定層通過在基板表面均勻涂覆粘性材料獲 得；該粘性材料可以是有機聚合物；或者，所述步驟(1)中的固定層通過對基板表面進行軟 化處理(例如加熱軟化)獲得；或者，也可以是固定層本身具有粘性。固定層厚度依據(jù)微顆 粒尺寸及形狀確定，顆粒下部沉降于固定層內(nèi)，上部仍然在固定層外，形成壓印微結(jié)構(gòu)。上 述技術(shù)方案中，所述的壓印方式可以采用平面對平面或者巻對巻壓印。 上述技術(shù)方案中，在所述步驟(1)中，基板材料是表面平整的金屬，如鎳、不銹鋼、 鉻，也可以是玻璃、硅片或者有機聚合物板材。 在所述步驟[2]中，所述的微顆粒，可以具有圓球形、橢球形、柱形等不同形狀，顆 粒材料可以是二氧化硅、聚苯乙烯(Polystyrene, PS)、聚碳酸酯(polycarbonate)、陶瓷微珠等。 在所述步驟[3]中，精密電鑄轉(zhuǎn)移材料為鎳或銅金屬。 上述技術(shù)方案中，所述步驟(4)中，采用熱壓印法，所述光擴散片材料是透明有機 高分子材料。 或者，所述步驟(4)中，采用紫外壓印法，所述光擴散片材料由透明有機高分子材 料的基材層和復(fù)合于基材層一側(cè)表面的UV樹脂固化層構(gòu)成。 所述高分子材料可以為聚碳酸酯(PC :Polycarbonate)、聚氯乙烯(PVC : Polyrinyl Chloride)、聚酯(PET-Polyester)、丙烯酸(P薩PolymethylMethacrylate)、 紫外敏感膠或聚烯(B0PP :Biaxial Oriented Plypropylene)等，可表現(xiàn)為硬板型或薄膜 型。 與之總體構(gòu)思相同，一種背光模組用光擴散片的制作方法，包括下列步驟
(1)在一基板的一側(cè)表面制備具有粘性的固定層； (2)將微納米結(jié)構(gòu)尺寸的顆粒經(jīng)所述固定層排布固定于所述基板表面； (3)將步驟(2)獲得的帶有表面微結(jié)構(gòu)的基板經(jīng)紫外壓印使其上的圖形轉(zhuǎn)移至紫
外膠上固化，再用固化后的紫外膠板作為電鑄模板進行精密電鑄，將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至電鑄金
屬板上； (4)用步驟(3)獲得的金屬電鑄片作為壓印模板，經(jīng)熱壓印或紫外壓印制作獲得 光擴散片。 由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明作為一種利用微納米壓印技術(shù)的擴散膜(板) 的制作方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點 1.本發(fā)明通過直接在透明基材表面或者涂有薄UV膠層上制作微結(jié)構(gòu)作為光擴散 層，無需像涂布、印刷方法需要大量黏合劑、擴散粒子等多種材料，避免可能出現(xiàn)的粘合不 牢固、受熱膨脹系數(shù)不同等造成的散光效果下降、物理變形等，特別適合制作超薄型的擴散膜。 2.低成本的微結(jié)構(gòu)加工工藝微顆粒母板的上微顆粒制作成本低，微結(jié)構(gòu)的尺寸 和形狀由微顆粒的尺寸、形狀以及固定層厚度控制，容易實現(xiàn)緊密排列的微透鏡結(jié)構(gòu)，從而 能夠隔絕眩光達到光線柔和舒適的感覺，提升光擴散片的性能。
3.制作工藝便捷可靠所提出方法易于在大幅面基板上實現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)，紫外照明
系統(tǒng)可以實現(xiàn)紫外壓印工藝，既可以直接在透明基材上加工光擴散片，還可以利用壓印的 方法制作母板，將母板電鑄轉(zhuǎn)移后進行巻對巻的壓印，從而能夠有效降低光擴散片的制作
成本，提高其生產(chǎn)效率。 4.本發(fā)明特別適合制作超薄型結(jié)構(gòu)，能有效減少背光模組的厚度，且具有良好的 光學(xué)性能。


圖1是背景技術(shù)中目前使用的側(cè)光照明液晶背光模組使用示意圖。 圖2-6是本發(fā)明實施例一的制作光擴散片的流程示意圖。 圖7-8是本發(fā)明實施例二，另一種制作光擴散片壓印模仁的方法。 圖9-10是本發(fā)明實施例三，排布并固定微顆粒作為擴散片壓印母版的制作示意圖。
圖lla是本發(fā)明實施例四中將光擴散片電鑄版用于熱滾對滾壓印的設(shè)備示意圖。
圖lib是本發(fā)明實施例四中經(jīng)過巻對巻熱壓印得到的光擴散片微結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12a是本發(fā)明實施例五中將光擴散片電鑄版用于UV滾對滾壓印的設(shè)備示意圖。
圖12b是本發(fā)明實施例五中經(jīng)過巻對巻UV紫外壓印得到的光擴散片微結(jié)構(gòu)示意 圖。 圖13是本發(fā)明實施例五中擴散片表面為圓微透鏡結(jié)構(gòu)示意圖 圖14是本發(fā)明實施例六中擴散片表面為橢圓形微透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、照明光源；2、反射片；3、防黏結(jié)材料；4、光擴散膜基材；5、擴散顆粒；6、
棱鏡格柵膜；7、導(dǎo)光板；8、下光擴散膜；9、上光擴散膜；10、液晶部分；21、微顆粒；22、固定
層；23、基底；31、晶種層；41、凹形模仁；51、凸形模仁；61、擴散片；71、聚二甲基硅烷；111、
光擴散片母版；112、光擴散片基材；113、巻壓送料輪；114、巻壓輔助輪；115、加熱器；116、
巻壓主輪送；117、巻壓送料輪；118、送料輪；121、光擴散片母版；122、光擴散片基材；123、
巻壓送料輪；124、巻壓輔助輪；125、 UV燈；126、巻壓主輪送；127、巻壓送料輪；128、送料
輪；129、UV膠容器；1210、UV固化膠；1211、涂膠輪。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例一 參見附圖2 6所示，一種背光模組用擴散片的制作方法流程示意圖。 壓印模仁的制程如附圖2 5所示。首先在基底23上涂敷一層固定層22，將微顆粒21排 布與固定層上并固定?；撞牧?3可以是表面平整的金屬，如鎳、不銹鋼、鉻，也可以是玻 璃、硅片或者有機聚合物板材。固定層為具有黏結(jié)或者固定微顆粒位置能力的物質(zhì)。微顆 ?？梢詾榫哂袌A球形、橢球形、柱形等規(guī)則或者不規(guī)則形狀，材料可以是二氧化硅、聚苯乙 烯(Polystyrene, PS)、聚碳酸酯(polycarbonate)、陶瓷微珠等。接著如圖3所示，將微顆 粒21表面金屬化，植附一晶種層31，晶種層材料31包括鎳(Ni)、銅(Cu)或銀(Ag)。再如 圖4所示進行模仁的電鑄，以電鑄方式成型的模仁41，電鑄材料如鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)合 金、鎳鐵(NiFe)合金、鎳碳化硅(NiSiC)等。圖4中得到的模仁41為凹形，將模仁41再進 行一次翻鑄，就得到凸形的壓印模仁51。模仁51上有于擴散片所需微結(jié)構(gòu)凹凸相反的形 狀，能夠用于壓印光擴散片，即完成模仁的制作過程。 壓印模仁51去壓印透明材料61，在透明材料61表面上壓印出凹形，形成光擴散 層。經(jīng)過如上制程得到的光擴散片具有輕薄、擴散均勻的優(yōu)點，制作成本低，便于制作寬幅 面的背光模組用光擴散片。 實施例二 參見附圖7 8所示，另一種光擴散片壓印模仁的制作方法。采用具有 黏結(jié)性的材料作為固定層排列小球，電鑄時容易造成小球脫落，導(dǎo)致模仁上表面微結(jié)構(gòu)有 缺陷。為避免這種情況，首先用聚二甲基硅烷(Polydimethylsiloxane， PDMS)71將微顆粒 排列的母版表面微結(jié)構(gòu)復(fù)制轉(zhuǎn)移，如圖7所示，然后用于電鑄，接下來的流程可參考實施例 一，得到具有凸形的壓印模仁51。 實施例三參見附圖9 10所示。為進一步提高微顆粒母板在電鑄翻版時的穩(wěn)定 性，保證產(chǎn)品良率。除了采用黏結(jié)薄膜作為固定層外，還可以采用軟化固定層22材料的方法，將微顆粒嵌于固定層22中，如圖9 10所示。在基板23表面涂敷一層薄膜。薄膜為 二氯甲烷溶解的聚碳酸酯，涂敷厚度可由溶解濃度及旋涂時的速率和時間決定。等到表面 自然風(fēng)干后，排布微顆粒并加熱基底。對如上所述的有機物混合物，加熱至240°C左右，持續(xù) 5分鐘，有機混合物薄膜層軟化，微顆粒由自身重力下陷至固定薄膜中(也可以稍微施加外 力)，保證微顆粒能夠被固定層固定，并且不被完全陷于固定層內(nèi)。帶混合物層固化后，微顆 粒被完全固定，就可依據(jù)本發(fā)明實施例一或例二的流程得到最終的擴散片壓印模仁。
實施例四經(jīng)過電鑄翻版得到壓印模仁后，可以使用巻對巻的壓印方法高效快速 地壓印光擴散膜，參見附圖lla lib為熱壓印的示意圖。具體包括下列步驟
[1]將電鑄金屬片lll包裹于壓印轉(zhuǎn)輪116上，見圖lla。透光的薄膜基材112通 過送料輪113進入壓印輪114和116。壓印輪114、 116、 117通過液壓驅(qū)動施壓，同時加熱器 115對待壓材料進行加熱，溫度可達到250°C。完成對基材111的壓印后，送料輪118將基 材112送出壓印機構(gòu)得到擴散膜。 [2]薄膜基材112可以薄膜型的PC、PET聚酯薄膜、PET離型膜，厚度可以為12um 125um等規(guī)格，常用寬度為20mm至2000mm。完成壓印后的擴散膜結(jié)構(gòu)如圖llb所示，在薄 膜基材的一邊實現(xiàn)了光擴散層。 實施例五經(jīng)過電鑄翻版得到壓印模仁后，可以使用巻對巻的壓印方法高效快速
地壓印光擴散膜，參見附圖12a 12b為熱壓印的示意圖。具體包括下列步驟 [1]將電鑄金屬片121包裹于壓印轉(zhuǎn)輪126上，見圖12a。透光的薄膜基材122通
過送料輪進入UV涂膠容器129，涂膠輪1210上有網(wǎng)孔，將UV膠1211均勻涂于基材表面，
然后基材經(jīng)送料輪13進入壓印輪124和126。壓印輪124、126、127通過液壓驅(qū)動施壓，同
時加熱器125對UV膠進行輻照，紫外膠在數(shù)秒內(nèi)固化，電鑄金屬片上的微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至UV膠
層。完成對基材121的壓印后，送料輪128將基材122送出壓印機構(gòu)得到擴散膜。 [2]薄膜基材122可以薄膜型的PC、PET聚酯薄膜、PET離型膜，厚度可以為12um
125um等規(guī)格，常用寬度為20mm至2000mm。完成壓印后的擴散膜結(jié)構(gòu)如圖12b所示，在薄
膜基材的一邊薄UV膠層1211上實現(xiàn)了光擴散層，UV膠層厚度在數(shù)十微米。 實施例六利用本發(fā)明提出的方法制作的光擴散片表面微結(jié)構(gòu)為半圓球形，參見
附圖13所示。半圓球形的表面微結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對入射光線在各個方向的均勻擴散。半圓
球直徑在數(shù)微米至百微米之間，壓印深度最大可以達到圓球半徑。 實施例七利用本發(fā)明提出的方法制作的光擴散片表面微結(jié)構(gòu)可以是半橢圓球 形，參見附圖14所示。同向排列的半橢圓球形的微結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對入射光線在橢球長短軸 方向擴散角度不同，即實現(xiàn)所謂的定向擴散。在短軸方向比在長軸方向有更大的擴散角。具 有這種微結(jié)構(gòu)的擴散片可以用在需要壓縮視場的顯示器件中。半橢球的長短軸長度在數(shù)微 米至百微米之間，最大壓印深度取決于短軸的半長度。
權(quán)利要求
一種背光模組用光擴散片，包括透明的基材層，其特征在于在所述基材層的一側(cè)表面設(shè)有與基材層一體結(jié)構(gòu)的擴散層，所述擴散層具有分布的凹形微透鏡結(jié)構(gòu)。
2. —種背光模組用光擴散片，包括透明的基材層，其特征在于在所述基材層的一側(cè) 表面復(fù)合有一 UV固化樹脂層，所述UV固化樹脂層具有分布的凹形微透鏡結(jié)構(gòu)。
3. —種背光模組用光擴散片的制作方法，其特征在于，包括下列步驟(1) 在一基板的一側(cè)表面制備具有粘性的固定層；(2) 將微納米結(jié)構(gòu)尺寸的顆粒經(jīng)所述固定層排布固定于所述基板表面，顆粒尺寸范圍 在10 200微米；(3) 將步驟(2)獲得的帶有表面微結(jié)構(gòu)的基板作為電鑄模板進行精密電鑄，將微結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)移至電鑄金屬板上；(4) 用步驟(3)獲得的金屬電鑄片作為壓印模板，經(jīng)熱壓印或紫外壓印至光擴散片材 料上，制作獲得光擴散片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光擴散片的制作方法，其特征在于所述步驟(1)中的固定 層通過在基板表面均勻涂覆粘性材料獲得。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光擴散片的制作方法，其特征在于所述步驟(1)中的固定 層通過對基板表面進行軟化處理獲得。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光擴散片的制作方法，其特征在于所述步驟(4)中，采用熱 壓印法，所述光擴散片材料是透明有機高分子材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光擴散片的制作方法，其特征在于所述步驟(4)中，采用紫 外壓印法，所述光擴散片材料由透明有機高分子材料的基材層和復(fù)合于基材層一側(cè)表面的 UV樹脂固化層構(gòu)成。
8. —種背光模組用光擴散片的制作方法，其特征在于，包括下列步驟(1) 在一基板的一側(cè)表面制備具有粘性的固定層；(2) 將微納米結(jié)構(gòu)尺寸的顆粒經(jīng)所述固定層排布固定于所述基板表面，顆粒尺寸范圍 在10 200微米；(3) 將步驟(2)獲得的帶有表面微結(jié)構(gòu)的基板經(jīng)紫外壓印使其上的圖形轉(zhuǎn)移至紫外膠 上固化，再用固化后的紫外膠板作為電鑄模板進行精密電鑄，將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至電鑄金屬板 上；(4) 用步驟(3)獲得的金屬電鑄片作為壓印模板，經(jīng)熱壓印或紫外壓印制作獲得光擴 散片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種背光模組用光擴散膜的制作方法，包括下列步驟(1)在一基板的一側(cè)表面制備具有粘性的固定層；(2)將微納米結(jié)構(gòu)尺寸的顆粒經(jīng)所述固定層排布固定于所述基板表面；(3)將步驟(2)獲得的帶有表面微結(jié)構(gòu)的基板作為電鑄模板進行精密電鑄，將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至電鑄金屬板上；(4)用步驟(3)獲得的金屬電鑄片作為壓印模板，經(jīng)熱壓印或紫外壓印至光擴散片材料上，制作獲得光擴散片。本發(fā)明利用微納米壓印技術(shù)，在透明基材上壓印微透鏡結(jié)構(gòu)，方法簡單便捷，降低了擴散膜片制作成本，且特別適合制作超薄型結(jié)構(gòu)，能有效減少背光模組的厚度，且具有良好的光學(xué)性能。
文檔編號G02F1/13357GK101737707SQ20081023523
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者吳智華, 周芳, 莊孝磊, 方宗豹, 申溯, 陳林森 申請人:蘇州維旺科技有限公司;蘇州大學(xué)