一种光导板表面结构及其应用和制造方法技术

一种光导板表面结构(101)及其应用和制造方法，其中光导板表面包括凸凹结构(301，401，501)，该凸凹结构的弯曲外表面为光学光滑表面，表面粗糙度轮廓算术平均偏差不大于光导板内工作光线最短波长的1/8。使用这种表面结构的光导板，既能在光导板内实现全反射导光，又能使光导板外表看起来有类似漫反射的效果、以克服经典平板光导板表面的镜面反光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种光导板表面结构及其应用和制造方法
本专利技术涉及光导领域，更具体地说，涉及一种光导板表面结构，以及采用这种结构的光导板和应用产品，以及这种表面结构的制造方法。
技术介绍
光导是一种利用介质内表面的全反射，使光在介质内以极低的反射损耗传输的光学元件。一般的，光导有两种结构：平面光导和纤维光导。典型的平面光导是平板光导板，简称光导板。最简单的光导板是真空或空气中的平板玻璃。对于在光导板内传输的光线，当其满足全反射条件时，光线在光导板内以几乎没有反射损耗的全反射方式传输。全反射的条件是入射角大于全反射角，入射角是光的传输方向与光导板内表面的法线方向夹角，全反射角取决于光导板材料与周围介质折射率之比。满足全反射条件的光线，被两表面不断地全反射回光导板内部，其传播路径呈锯齿形，不会从光导板表面射出。理想情况下，从外部观察光导板的表面是不发光表面。近年来出现了一种以经典光导板为基础的发光黑板。发光黑板利用平板光导板的全反射导光能力，将光源发出的光传输到整个光导板内部。当板面上没有书写字迹时，光被光滑表面全反射，限制在光导板内，不会射出黑板表面。当使用涂料(例如将折射率较高的二氧化钛微细粉末分散在树脂溶液里制成涂料)在发光黑板的表面书写时，原来光导板表面与空气的界面被涂料涂层取代，原来发生全反射的光线进入涂层中，在涂层中遇到二氧化钛颗粒，发生漫折射、漫反射，部分光线透过涂层射出光导板。观察者能看到光线从字迹层射出，像是字迹在发光，具有一定的亮度。以经典光导板为技术基础的普通发光黑板，其表面为光滑平整的镜面，在为内部传输的光提供全反射条件的同时，也会对外部的光产生镜面发光。镜面反光使周围景物，包括窗口、日光灯管等，在板面上形成清晰明亮的反射镜像，有些镜像有眩光反光。清晰明亮的反光镜像与黑板表面书写的字迹混杂在一起，严重干扰观察者对板书内容的视觉辨识。我们称这种清晰反光镜像对视觉识别的干扰为镜面反光干扰。镜像的清晰度越高，亮度越高，对视觉辨识的干扰越严重。镜面反光严重干扰用户对普通发光黑板上板书内容的识别，使用舒适度差。长时间使用会给观察者的视觉造成视疲劳等不良影响，甚至眩晕等严重影响。例如中国专利申请200720001072.3公开了一种发光黑板，以光学级PMMA板为光导板。中国专利申请200720171610.3公开了一种电子发光板，以透明面板作为导光元件。这些申请都是以经典平板光导板为基础的、表面有镜面反光干扰的普通发光黑板。镜面反光干扰阻碍了普通发光黑板在教学领域的应用。普通发光黑板从提出至今将近20年的时间，虽然形成了一定规模的的广告宣传用发光黑板的市场，一直无法进入教育领域、无法进入课堂。为了降低或消除某个表面的镜面反光，技术上可以采用的方法有两类：降低表面反射系数和采用粗糙漫射表面。这两种方法在电视屏幕抗反光领域都有很多专利和应用。降低表面反射系数的方法一般通过在表面真空蒸镀减反射膜的方式实现。这种方法代价昂贵，减反射膜脆弱易损，且容易因表面轻微污染而失效，不适合在发光黑板光导板领域应用。粗糙漫射表面大量应用于诸如液晶显示器抗眩光膜的表面，利用粗糙表面的漫反射效应，达到消除镜面反光和防眩光目的。但是将光导板表面做成粗糙漫射表面，光导板内传输的光在粗糙表面发生漫反射和漫折射，大量从粗糙部位射出光导板，使得粗糙部位看起来发光。这个现象大量应用于发光指示牌和背光源中。中国专利申请200310109407.X公开了一种透明材料光电显示装置，在透明平板光导板表面通过喷砂、化学腐蚀等方式形成表面粗糙的图案，在粗糙图案区域光线通过漫射透射出光导板，使得图案看起来发光，而其他光滑表面则没有光射出，形成鲜明对比。在液晶电视等的背光源领域，也利用漫射面作为导光板的发光表面，制造工艺有模压、印刷、刻腐等多种成型方式，其专利不计其数。粗糙表面应用于光导板表面，会破坏光导板的全反射条件，使得光在粗糙部位射出光导板，使粗糙部位看起来发光发亮，因此，粗糙表面不能应用于发光黑板的光导板领域。因此现在需要一种既不影响全反射性能又能解决镜面反光的光导板，以适合发光黑板等用途的需要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种光导板表面结构，采用这种表面结构的光导板既能实现全反射导光，又能提供类似漫反射的效果、以克服经典平板光导板表面的镜面反光；本专利技术还提供采用这种表面结构的光导板和使用这种光导板的产品；本专利技术还提供制造这种表面结构的方法。本专利技术解决上述技术问题的方案是，构造一种光导板表面结构，在光导板表面设置有凸凹结构，该凸凹结构的外表面为光学光滑表面。优选的，光学光滑表面的粗糙度轮廓算术平均偏差(Ra)应不大于光导板内工作光线最短波长的1/8。优选的，光学光滑表面的粗糙度轮廓算术平均偏差不大于50纳米。优选的，光学光滑表面的粗糙度轮廓算术平均偏差不大于10纳米。优选的，本专利技术的光导板表面结构，凸凹结构为点状凸凹结构、条状凸凹结构或波浪面凸凹结构中的任意一种或其中几种的组合。优选的，本专利技术的光导板表面结构，当采用波浪面凸凹结构时，其表面导线为圆弧波浪线、椭圆波浪线、正弦波浪线、抛物线波浪线等规则曲线、或随机的不规则波浪线中的任意一种或其中几种的组合。优选的，本专利技术的光导板表面结构，凸凹结构的宽度为3微米至10毫米。优选的，本专利技术的光导板表面结构，凸凹结构的宽度为30微米至1毫米。优选的，本专利技术的光导板表面结构，凸凹结构的宽度为100微米至300微米。本专利技术还提供一种光导板，包括两个相对设置的外表面，至少一个外表面的部分区域采用本专利技术的光导板表面结构。优选的，本专利技术的光导板，凸凹结构的走向与光导板内工作光线的指向方向平行。优选的，本专利技术的光导板，由层状材料层叠复合而成。优选的，层状材料中的表层材料厚度在30微米到3毫米之间。优选的，层状材料中的表层材料的硬度或耐磨性高于内层材料。优选的，层状材料中的表层材料的反射率低于内层材料。本专利技术还提供一种发光黑板，包括光导板和工作光源，工作光源设置在光导板的端面，其中发光黑板采用本专利技术给出的光导板。优选的，本专利技术的发光黑板，其光导板表面凸凹结构的走向设置成垂直上下方向。本专利技术还提供一种表面成型方法，包括：首先在基材表面制作凸凹结构；然后对具有凸凹结构的表面进行抛光处理；首先在基材表面制作凸凹结构；然后对具有凸凹结构的表面进行抛光处理；优选的，本专利技术的表面成型方法，透明涂料为成膜后硬度或耐磨性高于被涂材料。优选的，本专利技术的表面成型方法，透明涂料为成膜后反射率低于被涂材料。实施本专利技术的光导板表面结构以及采用这种结构的光导板的发光黑板和这种表面结构的制造方法获得以下的有益效果：通过在光导板表面制造凸凹结构并对凸凹结构进行抛光的处理，制造出光学光滑的凸凹表面，使得外界的光在光导板的表面产生类似光学漫反射的效果，有效的降低了镜面反光的现象；使得采用这种表面的光导板具备全反射导光本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光导板，包括两个相对设置的外表面，其特征在于：至少一个外表面的部分区域设置有凸凹结构，所述凸凹结构的外表面为光学光滑表面，所述凸凹结构为直线母线波浪面凸凹结构，所述光学光滑表面的粗糙度轮廓算术平均偏差不大于光导板内工作光线最短波长的1/8，所述直线母线波浪面凸凹结构的宽度为30微米至1毫米，所述凸凹结构的直线母线的走向与光导板内工作光线的指向方向平行，所述光导板通过所述外表面的凸凹结构将工作光线限制于所述光导板内，使所述工作光线在所述光导板内全反射传输。


2.根据权利要求1所述的光导板，其特征在于：所述光学光滑表面的粗糙度轮廓算术平均偏差不大于50纳米。


3.根据权利要求1所述的光导板，其特征在于：所述光学光滑表面的粗糙度轮廓算术平均偏差不大于10纳米。


4.根据权利要求1所述的光导板，其特征在于：所述波浪面凸凹结构的表面导线为圆弧波浪线、椭圆波浪线、正弦波浪线、抛物线波浪线等规则曲线、或随机的不规则波浪线中的任意一种或其中几种的组合。


5.根据权利要求1至3任意一项所述的光导板，其特征在于：所述凸凹结构的宽度为100微米至300微米。


6.根据权利要求1至3任一项所述的光导板，其特征在于：光导板由层状材料层叠复合而成。


7.根据权利要求6所述的光导板，其特征是：所述层状材料中的表层材料厚度在30微米到3毫米之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：张大海，杨彦萍，
申请(专利权)人：张大海，杨彦萍，
类型：发明
国别省市：广东;44