导光板热压与激光工艺对比

导光板制作工艺之激光打点篇
随着科学技术不断向上发展，导光板的制作工艺也与时俱进。

90年代以来，导光板衍生出多种“非印刷式”的制作方法，包括射出成型、光刻、掺杂、激光雕刻、喷砂、单点金刚石加工等。

其中，采用激光制作导光板发展相当迅速，新型的导光板激光打点机制作方法较传统的精密机械刻划法而言，有着更为显著的优势。

导光板激光打点机制作的导光板，具有超薄超亮、导光均匀、节能环保、无暗区、安装维修简单快捷等鲜明特点。

导光板采用激光制作，与传统的机械雕刻导光板法相比，优势明显，更受客户亲睐。

其一，导光点设计更合理。

结合不同的亚可力材料、不同的使用途径来采用不同的激光网点方案。

激光打标机既可以采用均匀统一的激光网点布局，也可以根据不同的规格和使用途径，做大小不同的网点布局，实现做到常用性和专属性的完美统一。

其二，导光板激光打点机导光更均匀，匀度更高。

不同的亚克力材料，个性化的网点设计，使导光匀度更高，光匀可达90%甚至以上。

激光打点技术应用到导光板的制作中，不仅促进了导光板的普及，同时还极大地推动了导光板行业的普及发展。

(heymls)。

导光板的前世今生与技术进化路径解读
说起导光板，大家一定不会陌生，很多展示场所都会用到这个神器，最具代表性的案例就是被各大媒体争相报道的暴龙眼镜店。

这一设计斩获了多个国际大奖：
2015，DDC 德国设计大奖，法兰克福，铜奖；
2016，iF 设计大奖，慕尼黑，专业室内建筑；
2016，德国照明设计大奖，最佳“国际项目”奖；
2016，伦敦照明设计大奖，零售门店“高度赞扬”奖。

▲导光板发射出的底光照亮每副眼镜，尽显其特有色泽。

今天，我们就来介绍下导光板的前世今生以及未来。

导光板的前世导光板主要材料为亚克力（PMMA）化学名为甲基丙烯酸甲脂。

透明亚克力板透光率高，扩冲击能力强。

生产导光板应选用不易黄化且透光率在92-93% 以上的透明板。

经过特殊的科学的加工后的透明压克力板，只要在边上装上发光体（视导光板面积大小可选择普通日光灯管、CCFL 冷阴极灯管、发光二极管等光源，一般装在长度的两边，宽度比较小时可只装一边)，通电后压克力板整个平面就会发出明亮均匀柔和的光，称为导光板。

导光板（light guide plate）最初产生是用在LCD（液晶显示器）上。

▲早期导光板主要应用于LCD显示屏上。

导光板按形状分类可分为：
平板：导光板从入光处来看为长方形。

LED导光板加工技术无论是在照明应用还是背光应用中，导光板和LED光源的配合都是最好的，在产品的兼容中，优质和劣质的导光板对于整个LED产品是有着重要的影响，最主要的表现在亮度和均匀度中。

同一个模组下，不同导光板会有不同效果，优质导光板透光率明显比劣质的高，还可以防止亮点、暗区的出现。

制作导光板的材质是有机玻璃或PC材质，但是市场较多的都是采用亚克力板材，因为其是迄今为止合成透明材料中质最优异的，具有无与伦比的高光亮度，可以提高光的使用效率。

这种亚克力再通过一系列的加工后才可以叫导光板，加工的方式主要是网点制作。

根据导光板加工历程可分为三个阶段1.第一个阶段应当为丝印制作方式2.第二个阶段为化学蚀刻3.第三个阶段为激光加工和撞点加工第一阶段的制作：市场上耳熟能详的就是丝印导光板了，众多的客户因为其成本低而采用作为背光源使用。

其实不然，在国家大力发展节能环保的工程下，丝印导光板的厂家也应该顺应环保的发展趋势，与环保产业对齐。

下面对丝印导光板制作的缺点进行分析。

优点为丝印网点的设计技术十分的成熟，在亮度和均匀度上的效果受到众多客户的欢迎，价格成本低。

丝印导光板缺点是丝印导光板的制作离不开油墨，这是制作的重要材料。

但是油墨是印刷工业最大的污染源，这些有机挥发物，可以形成比二氧化碳更严重的温室效应，而且在阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境，影响人们健康。

LED产品中，不仅仅节能还有寿命长的优点。

使用寿命长是LED产品的一个重要特色，在确定好LED 光源的前提下，导光板的使用时间几乎就决定了整个LED产品的使用寿命。

LED在照明过程中不可避免的产生热量，这些热量对于丝印导光板的油墨会造成一定的影响。

有相关的行业专家在使用丝印导光板的LED面板灯中进行三个月亮灯的测试，结果出现了接近三分之一的光衰程度。

造成这种情况的原因主要是照明过程中，LED产生的热量使到导光板的油墨挥发，导光的稳定性变差，这样就与LED产品经久耐用的观点相悖了。

导光板成型工艺
导光板是一种用于LED灯具中的重要元件，它能够将LED发出的光线均匀地分布到灯具的整个区域中，从而达到更好的照明效果。

而导光板的成型工艺则是影响其质量和性能的关键因素之一。

导光板成型工艺主要包括以下几个步骤：
1. 材料准备：导光板通常采用聚碳酸酯（PC）或有机玻璃（PMMA）等材料制作。

在成型前需要对材料进行预处理，如去除表面污垢、调节材料温度、选择合适的模具等。

2. 热压成型：这是导光板最常用的成型方法之一。

将预处理好的材料放入热压机内，在高温和高压下使其软化并与模具贴合，形成所需形状。

该方法适用于各种形状和大小的导光板，但需要考虑到材料变形和收缩等问题。

3. 注塑成型：这种方法适用于大批量生产相同形状的导光板。

将预处理好的材料加入注塑机内，在高温和高压下使其溶解并注入模具中，形成所需形状。

该方法的优点是生产效率高，但需要考虑到材料流动性和模具制作等问题。

4. 拉伸成型：这种方法适用于制作薄型导光板。

将预处理好的材料放
入拉伸机内，在高温和高压下使其拉伸并与模具贴合，形成所需形状。

该方法的优点是可以制作出更薄、更轻的导光板，但需要考虑到材料
变形和收缩等问题。

总之，导光板成型工艺是一个复杂而关键的过程，对于LED灯具的照
明效果和使用寿命都有着重要影响。

因此，在进行导光板生产时需要
选择合适的成型方法，并注意各种细节问题，以确保生产出高质量、
高性能的导光板产品。

微拱形阵列导光板快速热压成型与微光学应用谢晋;江宇宁;卢阔;胡满凤【摘要】微透镜阵列热压精密成型需要时间保温,生产效率较低.因此,提出在模芯加热表面的微沟槽阵列上对聚合物导光板进行热压,使工件热变形的微米尺度表面层流入微沟槽空间内,快速形成微拱形透镜阵列,而保证工件主体不变形.目的是实现高效率和低能耗的微光学透镜阵列热压成型加工.首先,针对导光板表面的微阵列结构和尺寸分析其微光学性能;然后,使用微磨削技术在模芯表面加工出高精度和光滑的微沟槽阵列结构;最后,研究微拱形阵列的快速精密成型工艺及微光学应用.微光学分析显示,微阵列的高度和分布密度对出光面的光照度影响较大.热压工艺实验结果表明,采用深度为104μm和角度为121°的微沟槽阵列模芯,在12 M Pa的压力和110℃的温度下,可以在3s内将高度为50μm的3D微拱形阵列导光板快速精密热压成型.本文方法制作的87 mm×84 mm的导光板,与市面具有2D点阵且高度为8.2μm的丝网印刷导光板相比,光照度提高了21%,光照均匀度提高了27%.本文研究将促进微光学精准设计和制造在L ED照明产业的应用.%The precision hot embossing of microlens array needs heat preservation time ,leading to poor efficiency .Hence ,a rapid hot embossing of micro-arch array on polymer light guide plate (LGP) is proposed using a heated microgrooved die core .It only performs a thermal deformation for micro-scale surface layer flowing inside microgroove spaces without changing macro workpiece sizes .The objective is to develop the hot embossing process of microlens array of micro-optics with high machining efficiency and low energy-consumption .First ,the micro-optics performances of LGP are analyzed with regard to the shape and size of micro-arch array ;then themicro-grinding is employed to machine precision and smooth microgroove array on steel die core ;finally , the rapid and accurate forming process of micro-arch array and its micro-optics application are studied . The micro-optics analyses show that the height and distribution density of micro-arch array greatly influence the micro-optics performance .The hot embossing experiments show that by using a microgroove array die core with an average groove depth of 104 μm and an average groove angle of 121° ,the 50-μm-height 3D micro-arch array may be precisely formed in 3 s in the case of 12 M Pa in loading pressure and 110 ℃ in loading temperature .Compared with the general screen-printing 2D micro-dot array with 8 .2-μm-height ,the LGP patterned with micro-arch array increases the LGP irradiance intensity by 21% and its uniformity by 27% ,respectively .It contributes to the micro-optics precision design and fabrication applied for LED lighting industry .【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)009【总页数】7页(P2421-2427)【关键词】热压微成型;微透镜阵列;微磨削;微光学;导光板【作者】谢晋;江宇宁;卢阔;胡满凤【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640;华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TB853.29Abstract： The precision hot embossing of microlens array needs heat preservation time， leading to poor efficiency. Hence， a rapid hot embossing of micro-arch array on polymer light guide plate (LGP) is proposed using a heated microgrooved die core. It only performs a thermal deformation for micro-scale surface layer flowing inside microgroove spaces without changing macro workpiece sizes. The objective is to develop the hot embossing process of microlens array of micro-optics with high machining efficiency and low energy-consumption. First， the micro-optics performances of LGP are analyzed with regard to the shape and size of micro-arch array; then the micro-grinding is employed to machine precision and smooth microgroove array on steel die core; finally， the rapid and accurate forming process of micro-arch array and its micro-optics application are studied. The micro-optics analyses show that the height and distribution density of micro-arch array greatly influence the micro-optics performance. The hot embossing experiments show that by using a microgroove array die core with an average groove depth of 104 μm and an average groove angle of 121°，the 50-μm-height 3D micro-arch array may be precisely formed in 3 s in the case of 12 MPa in loading pressure and 110 ℃ in loading temperature. Compared with the general screen-printing 2D micro-dot array with 8.2-μm-height， the LGP patterned with micro-arch array increases the LGPirradiance intensity by 21% and its uniformity by 27%， respectively. It contributes to the micro-optics precision design and fabrication applied for LED lighting industry.Key words： micro hot embossing； microlens array； micro-grinding; micro-optics； LGP为减小LED照明系统尺寸，微透镜阵列结构导光板(Light Guide Plate，LGP)已经被用于将点光源或者线光源转化为面光源[1]。

不同制作方法的导光板对比表
导光板制作方式可分为印刷式和非印刷式，不同制作方式的导光板都有它的优点和缺点，现以下表来说明以便应用者参考。

印刷式导光板在辉度上会比非印刷式的大约低5~10%
而在非印刷式的导光板上不同的制程也大概有2-3%的差距
非印刷式导光板主要因为需要使用塑胶成型
在NB尺寸15吋以下几乎使用非印刷式导光板,而15吋以上显示器尺寸则大概都用印刷式原因为冷却时间
由于印刷式不需要做塑胶射出(进料为片材)....印刷速度也比塑胶成行时间来的快
因为塑胶成型后需要冷却.....尺寸越大所需时间越长
所以大尺寸都是偏向网板印刷.....因为塑胶射出无法大量生产...需冷却
而小于15吋偏向非印刷导光板....因为网板印刷需要对位...加上印刷需烘烤
不过LED在近年来的大量使用,应该会打破这项规则
由于使用LED能有效降低导光板板厚
使的冷却时间大幅下降。

一种导光板的加工方法
一种常见的导光板加工方法是热压法。

该方法使用透明材料（如聚碳酸酯、亚克力等）制成的板材作为导光板的基材，然后利用热压机的高温和高压将导光板模具中的光学结构与基材热压结合在一起。

具体步骤如下：
1. 准备导光板模具：根据设计需求，制作一个带有所需光学结构的导光板模具。

2. 准备基材：选取透明材料制成的板材，根据导光板模具的尺寸将基材切割成相应的形状。

3. 加热导光板模具：将导光板模具放入热压机中，加热至一定温度，通常为材料的玻璃化转变温度以上。

4. 定位基材：将切割好的基材放置在导光板模具的底部，确保其位置与模具中的光学结构完全对齐。

5. 热压结合：关闭热压机的压力系统，将压头降下，对基材进行高温高压的压力作用，使基材与光学结构紧密结合。

6. 冷却与固化：保持一定的时间，使热压后的导光板冷却，并使结构固化。

7. 取出导光板：打开热压机，取出导光板模具，此时基材和光学结构已经成为一个整体。

这种热压法加工的导光板制造工艺简单、成本较低，适用于生产大批量、尺寸较小的导光板。

同时，该加工方法能够保证导光板的光学性能，并且可以根据需要
进行模具的设计和改变，以满足不同的应用需求。