一种光导板表面结构及其应用和制造方法

摘要

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。

说明书

技术领域

本发明涉及光导领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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；本发明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；本发明还提供制造这种表面结构的方法。

本发明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，本发明的光导板表面结构，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，本发明的光导板表面结构，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，本发明的光导板表面结构，凸凹结构的宽度为 3 微米至 10 毫米 。

优选的，本发明的光导板表面结构，凸凹结构的宽度为 30 微米至 1 毫米。

优选的，本发明的光导板表面结构，凸凹结构的宽度为 100 微米至 300 微米。

本发明还提供一种光导板，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发明的光导板表面结构。

优选的，本发明的光导板，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，本发明的光导板，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。

本发明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发明给出的光导板。

优选的，本发明的发光黑板，其光导板表面凸凹结构的走向设置成垂直上下方向。

本发明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，本发明的表面成型方法，透明涂料为成膜后硬度或耐磨性高于被涂材料。

优选的，本发明的表面成型方法，透明涂料为成膜后反射率低于被涂材料。

实施本发明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的条件，在光导板中的传输的工作光不会像在粗糙面那样漫射泄露出光导板，从而得到抗反光性能好的光导板及其制造产品。

附图说明

以下结合附图对本发明进行说明，其中：

图 1 为本发明光导板表面结构对外部光线的反射示意图；

图 2 为本发明光导板表面结构对内部光线的反射与折射示意图；

图3为本发明光导板表面结构的点状凸凹结构示意图；

图4为本发明光导板表面结构的条状凸凹结构示意图；

图5为本发明光导板表面结构的波浪面凸凹结构示意图；

图6为本发明波浪面凸凹结构波浪线导线示意图；

图7是波浪面发散反射光导板立体示意图；

图8是波浪面发散反射光导板截面示意图；

图9是部分表面采用发散反射表面的光导板截面示意图；

图10是两层复合光导板截面示意图；

图11是发散反射发光黑板结构示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合附图和实施例对本发明优选的实施方案进行描述。但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

·表面凸凹结构·

本发明的光导板表面结构，通过在平板光导板光滑平整表面上设置凸凹结构、并使凸凹结构的外表面达到光学光滑得到，其有两个特点：一是表面为弯曲表面，二是表面为光学光滑表面。我们称这种表面为发散反射表面。

以下结合图 1 和图 2 ，对本发明的光导板凸凹结构的光学特点进行说明。

图 1 所示的是本发明的发散反射表面局部表面轮廓及其外部射向表面光线的发散反射示意图。

发散反射表面 101 的弯曲来自凸凹结构外表的起伏不平。对于表面是光学光滑的表面，光在表面每点发生单向反射。对于平行入射光 102a ，反射光 102b 的方向随凸凹面弯曲而变化，呈发散状分布。

反射光的空间分布可以根据弯曲表面的几何形态、依据几何光学推算得到。

由于反射光是空间发散状分布，在宏观的视觉效果上，发散反射和漫反射有很大的相似性：外界景物在两种表面都不能呈现清晰镜像，两者都能降低或消除表面的镜面反光。这样的表面克服了经典光导板的光滑平整外表面的镜面反光干扰。

图 2 所示的是对于采用发散表面的光导板内传播的光线，在内表面发生反射、折射和全反射的情况。

工作光线 202a 在透明介质 201 中传输，遇到发散反射表面 101 时，部分的工作光线 202a 满足全发射条件，在内表面发生全反射，全反射光线 202b 折回透明介质 201 中继续传输。光学光滑弯曲表面提供了全反射到光的必要条件，使得采用这种表面的光导板具有全反射导光的能力。

图 2 揭示了本发明所述表面结构实现全反射导光的原理；图 1 揭示了本发明能够提供类似漫反射的效果、克服经典平板光导板的镜面反光的原理，综合两者，本发明的技术方案解决了本发明要解决的技术问题。

在图 2 中，部分的光线 212b 因表面弯曲而失去全反射条件，其在内表面不是发生全反射，而是发生反射和折射，形成反射光线 212b 和折射光线 212c ，反射光线 212b 折回光导板内部继续传输，折射光线 212c 从凸凹结构表面 101 出射光导板，造成一定的损耗。这种源于表面弯曲造成的损耗称为表面弯曲损耗。存在一定的表面弯曲损耗是采用本发明表面结构的光导板与经典平板光导板的主要区别。弯曲损耗可以通过调整表面凸凹结构和参数等方式得以降低，甚至可以降低到接近于零或可以忽略不计。

以上为图 1 、图 2 揭示的光学光滑凸凹结构表面的光学特点和本发明的基本原理，以下将阐述关于光学光滑的指标和标准。

光学光滑是一个与粗糙相对的概念。光学光滑表面发生单向反射或折射；粗糙表面发射漫反射或漫折射。过去一般认为：表面粗糙度指标小于某一标准的是光滑面，大的是粗糙面。但是，这个光滑与粗糙的分界缺乏一个公认的、精确的标准。公认的分界在光的波长的以内，具体的说法从 1 倍波长、 1/2 波长到 1/8 波长都有。其中被广泛认同的是' 1/8 波长'的说法，其来自经典光学中的瑞利极限（ Raileigh Limit ）的要求：对于成像光学零件及其组合，如果成像光各部分的光程差不超过 1/4 波长，该光组可以算是一个接近完善的光组。因为对于正入射的情况，反射光的光程差是表面不平的 2 倍，就有了 1/8 波长的说法：表面粗糙度轮廓算术平均偏差 Ra 在不大于最短工作光波长的 1/8 时，可以认为是接近完善的光学光滑表面。这与传统光学零件加工在长期实践中总结出的标准是一致的。

事实上，，表面粗糙度轮廓的不平度越小，表面就越趋于完善的光学光滑，光滑面和粗糙面之间并不存在非常严格精确的界限。但在工程上，应该给出一个能够指导生产的指标和标准。一般的，我们选用粗糙度的指标。

随着人们对表面结构（ surface texture ）认识的深入，人们将过去的表面轮廓（ surface profile ）进一步分解为：长波成分的波纹度轮廓（ waviness profile ）和短波成分的粗糙度轮廓（ roughness profile ），其分界波长成为 Lc ；并将过去的粗糙度指标进一步分解为：描述长波成分不平的波纹度指标，和描述短波成分不平的粗糙度指标，并形成了相应的新标准，包括国际标准 ISO 4287-1997 和中国国家标准 GB/T 3505-2000 及其最新版本。

在新的认识框架下，光学光滑的标准应该从过去的一般认识：表面粗糙度小于某一指标，调整为：表面粗糙度轮廓的不平程度小于某一指标，其物理含义更加清晰准确。这样就有了本发明光学光滑的标准：表面粗糙度轮廓算术平均偏差 Ra 不大于最短工作光波长的 1/8 。

对于光导板中工作光是白光的情况，其最短波长390纳米左右，1/8波长约为50纳米。

对于光导板中工作光线为波长550纳米单色绿光的情况，其表面粗糙度轮廓Ra可以放宽到70纳米；工作光线为波长700纳米红光，其表面粗糙度轮廓Ra可以进一步放宽到100纳米。

表面越粗糙，光导板内的工作光因表面的微观粗糙射出光导板的机会越大；表面越光滑，光导板内工作光因表面微观粗糙不平射出光导板的机会越小，光导板看起来越通透。

作为本发明的优选实施例，选择表面粗糙度轮廓Ra小于10纳米。这样的光导板，即使在内部光强度很高时，光导板看起来仍然非常通透。

以下结合图3至图5具体阐述凸凹结构具体形貌的优选实施例。

表面结构实施例 1：

如图3所示的是凸凹结构的第1实施例：表面光学光滑的点状凸凹301的外观结构示意图。在透明介质表面生成点状突起。凸凹结构呈点状，就像一个个独立的小山丘。点状凸凹的外表面是光学光滑的，其粗糙度轮廓平均偏差不大于工作光线最短波长的1/8。

点状凸凹可以先利用喷墨打印的方式在表面打印出透明的胶点，然后将胶点通过紫外光固化，得到点状凸凹。也可以通过注塑等其他方法成型，还能直接利用3D打印机直接成型。

表面结构实施例2：

如图4所示凸凹结构的第2实施例，是表面光滑的条状凸凹结构的外观结构示意图。凸凹结构呈条状，就像一条条连绵的山岭。条状凸凹的外表面是光学光滑的。当工作光线为白光时，其粗糙度轮廓平均偏差要求不大于50纳米。

图4中的条状凸凹结构401是略微弯曲的条状，其他的情况还有直条状、弯曲条状和复杂条形等。弯曲条状又有C形、Y形甚至O形等形状，在此不作赘述。常用的是直条形或略微弯曲的条形。

一般的，称条状凸凹结构长轴走向为纵向，与之垂直的是横向，纵向尺寸称为长度，横向尺寸称为宽度，长度与宽度之比称为长径比。条状凸凹的长径比在数倍到数十倍之间，长条状凸凹的长径比则在数十到数百的范围，点状凸凹可以看作是一种长径比接近于1的条状凸凹，长点状凸凹则介于点状凸凹和条状凸凹之间。凸凹结构从点到条、再到长条状，可以看作是长径比不同的条状凸凹。大量的走向一致、形状规则的条状凸凹构成条状凸凹表面。

表面结构实施例3 ：

如图5所示凸凹结构的第3实施例，是表面光滑的波浪形凸凹结构的外观结构示意图，其外表面是光学光滑波浪面。

该实施例中，由凸凹相间的相同圆弧连接而成的圆弧波浪线502作为圆弧波浪面501的导线，以直线作为波浪面母线503。波浪面凸凹的外表面是光学光滑的。

波浪线包括但不限于圆弧波浪线、椭圆波浪线、正弦波浪线、抛物线波浪线等规则曲线，以及随机变化的不规则波浪线中的任意一种及其组合。

具体的，在图6中给出了作为导线的不同类型的波浪线。

其中：椭圆波浪线6a由凸起和凹陷的椭圆弧顺序连接而成。

正弦波浪线6b是连续的正弦曲线。

不规则波浪线6c则是随机绘制的无规则的波浪线。

不同类型的波浪线有不同的发散反射效果。技术人员可以利用已知的数学知识，依据几何光学反射定律，构造出不同的波浪线。

波浪面的母线可以是直线，也可以是曲线。常用的是直线母线。直线母线波浪面凸凹可以看作是长径比无限大的条状凸凹。长径比越大，表面弯曲损耗越小。直线母线波浪面的表面弯曲损耗可以降到最低。

从点状凸凹，到条状凸凹，再到波浪面凸凹，不同类型的凸凹结构有不同的特点。

在降低表面镜面反光方面，点状凸凹结构效果最好，其次是条状凸凹结构以及长条状凸凹结构，最后是波浪面凸凹结构，也就是长径比越小越好。

在降低表面弯曲损耗方面则恰恰相反，直线母线波浪面表面弯曲损耗最小，其次是长条状凸凹结构、条状凸凹结构，点状凸凹结构表面弯曲损耗最大，也就是长径比越大越好。

具体的选择，应平衡降低表面镜面反光和降低表面弯曲损耗两个因素。一般的，如果直线母线波浪面能够满足降低表面反光的需求，应优先考虑采用。

例如在发光黑板的应用上，实践证明，直线母线波浪面可以满足实际使用对减低表面镜面反光的要求，且其表面弯曲损耗很小，是优先选用的表面凸凹结构。

以上给出了凸凹结构的几项优选形貌，在实际生产时，还要考虑凸凹结构的宽度影响。

凸凹结构的宽度指的是点状凸凹结构的平均直径，条状凹凸结构的平均宽度，或者波浪面凸凹结构的平均波长。

凸凹结构宽度影响发散反射表面的外在的视觉效果和制造难度。凸凹结构宽度越细小，表面看起来越精细。凸凹结构的宽度过小，会带来制造难度的增加，还可能会降低其耐磨性能和使用寿命。

综合平衡制造难度和视觉效果，优选的凸凹结构的宽度在数微米到数毫米之间。

表面结构实施例4：

凸凹结构的表面采用圆弧波浪面，圆弧的弦长3微米，弧高度为0.5微米，材料选用PC树脂，通过高精度精密的模压成型，成型需要较长的保稳定型时间。成型后，表面的凸凹结构肉眼无法分辨，表面也没有可以成像的镜面反光，具有类似于粗糙表面漫反射的消除镜面反光效果。

表面结构实施例5：

正弦波浪面的导线为正弦波，波长10毫米、波高0.6毫米，波浪面表面光学光滑。该波浪面尺寸较大，用于观看距离5米以上的发光广告光导板上，在较远观看距离上肉眼很难分辨波浪面的表面不平，具有一定的消除镜面反光能力。

优选的，凸凹结构的宽度在数十微米到数百微米之间。例如从30微米到800微米之间。

更优选的，凸凹结构的宽度在100微米到300微米之间。例如200微米的宽度，近距离视觉也几乎无法分辨，且比较容易生产。

·发散反射光导板·

以下将结合图7至图9，具体说明采用本发明光导板表面结构的光导板较优实施方式。

光导板两个外表面中的一面或者两面、表面的部分或者全部，采用本发明所述的一种光导板表面结构，表面设置有凸凹结构，凸凹结构的弯曲外表面达到光学光滑，称为发散反射光导板。

一般在光导板直接朝向观察者的外表面上，在需要消除镜面反光干扰的区域，设置凸凹结构。表面的其它部分，以及向后的表面，可以选择性采用。

光导板实施例1：

平板光导板一个向外的表面上设置有长条状凸凹结构，条形凸凹的纵向长度为80毫米左右，横向宽度为100微米，高度为10微米，凸凹结构横截面轮廓为钟形曲线，凸凹结构表面粗糙度轮廓Ra小于10纳米，凸凹结构之间的横向间距为100微米，纵向之间首尾相连，光导板向后的表面为平面。由于采用发散反射表面，光导板表面镜面反光得到明显抑制。

光导板实施例2：

如图7所示，光导板上端面处带有光源，光导板的外表面为圆弧波浪面。

圆弧波浪面导线701由弦长125微米、弧高15微米的圆弧线凸凹相连组成。凸凹表面粗糙度轮廓Ra控制在20纳米以下。

光源703发出的光进入光导板后，在光导板内部传输，其强度随角度不同，其强度的空间分布如曲线704所示，一般将其中心线方向称作工作光线指向方向705。指向方向往往也是光强度的极大方向。

前面已经指出，影响表面损耗的一个重要因素是条状凸凹长径比，条状凸凹的平均长径比越大，表面弯曲损耗越小。其中直线母线波浪面的弯曲损耗最小。

对于直线母线波浪面，工作光线指向方向与母线方向的夹角越小，弯曲损耗也越小。当工作光线指向方向与母线方向平行时，光导板内传输的光线主要以全反射的形式传输，表面弯曲损耗达到最小，对于发光黑板的应用用途可以忽略不计。

类似的，对于条形凸凹结构光导板，工作光线指向方向与凸凹结构走向方向的夹角越小，弯曲损耗也越小。

工作光指向方式与波浪面母线方向或条状凸凹的走向方向垂直时，弯曲损耗最大。

光导板实施例3：

图8所示是一个发散反射光导板的截面图。其一个表面为发散反射表面，另一个表面为平面。

光导板的两个表面可以都是发散反射表面，其实施例没有画出。

光导板实施例4：

图9所示是部分表面采用发散反射表面光导板的实施例示意图。图中，光导板正面被边框901遮住的部位903采用平面表面，露出的部位904采用发散反射表面；光导板背面905采用平面表面。这样的光导板具有消除表面镜面反光的能力。在被边框901遮住的部位903采用平面可以降低弯曲损耗或制造成本。

众所周知，光导板结构有最简单的单层结构光导板，也有两层结构或多层结构光导板。事实上，不仅单层结构光导板可以采用发散反射表面，多层结构光导板也可以采用发散反射表面。

优选的，光导板由两层或以上层状材料层叠复合而成，表层材料采用发散反射表面。

光导板实施例 5 ：

在图 10 中，光导板由两层材料复合而成：表层材料 1001 和内层材料 1002 。表层材料 1001 的外表面包括凸凹结构，形成发散反射表面，能够对外界的光线产生类似漫反射的效果，从而降低镜面反光干扰。

优选的光导板层状材料中表层材料比内层材料薄。

更优选的表层材料的厚度在 30 微米到 3 毫米 之间。我们称厚度在 30 微米到 800 微米之间的层状结构为薄膜，厚度在 800 微米到 3 毫米 的为薄板。我们称表面采用发散反射表面的薄膜或薄板为发散反射薄膜或发散反射薄板。

将发散反射薄膜或薄板与单层或多层光导板复合，构成发散反射光导板。

因为发光黑板光导板一般幅面较大，宽度 1 米 以上，长度 2 米 以上；而光导板表面的凸凹结构则要求达到光学光滑，制造精度要求较高。采用整体铸造、注塑等方式生产，幅面大、精度高，工艺难度比较大。

而将薄膜或薄板的外表面加工成为发散反射表面，其制造工艺可以选择加热辊压成型等方法连续高速生产，工艺难度可以大幅度下降，生产速度得到提高，成本更低。

光导板实施例6：

一种发散反射PET薄膜，采用加热辊压成型法，在30微米厚的PET薄膜上辊压出抛物线波浪面凸凹结构，波浪面导线是由对称的15微米宽、1.5微米高的抛物线凸凹相连构成波长30微米的波浪线。

光导板实施例7：

一种发散反射薄板，使用加热辊压压延成型法，在3毫米厚的PMMA板材上辊压出圆弧波浪表面，波浪面导线是由弦长400微米、弧高25微米的圆弧凸凹相间连接而成的波长为800微米的波浪线。

光导板实施例6或7可以与单层或多层内层层状材料复合而成为层状发散反射光导板。

优选的内层材料采用透明性好、导光能力强的材料，包括光学级的PMMA（Polymethyl Methacrylate，有机玻璃）或者PC（Poly Carbonate，聚碳酸酯）或超白玻璃等。

光导板实施例8：

一种复合层状光导板，采用平板超白玻璃作为内层透光材料，表层材料采用经过强化硬化处理的PET塑料薄膜，薄膜的外表面制成发散反射表面。由玻璃和硬化PET发散反射膜经粘合复合的层状光导板，抗冲击性好；即使在材料破坏时，也不会有大量的玻璃碎屑，安全性高于玻璃。

不同材质的层状材料复合，还可以提高光导板的耐磨性等特性。

优选的光导板层状材料中，表层材料的硬度、耐磨性等性能指标比内层材料高，这有助于提高光导板的使用寿命。

可以用于表层的功能材料的种类很多，包括但不限于耐磨材料、自清洁材料、自修复材料、硬质材料、自润滑材料等等。可以根据应用要求选择。

光导板实施例9：

光导板层状材料中表层材料的反射率比内层材料低，能够进一步降低表面反光。

一种发散反射薄膜，表层材料采用0.3毫米厚的PMMA薄膜，内层材料采用5毫米厚的PC板材，表层材料PMMA薄膜其表面反射率略低于内层材料PC光导板。

如果对PMMA薄膜的表面采用有机硅树脂涂敷，表面反射率还可以进一步降低至大约为6%到7%，远低于内层材料PC表面8%到9%的反射率。

材料的选择可参照材料物性数据。几种常用材料的优选的顺序是：PMMA、PP、PVC、PC、PET。

层状光导板各层的复合方式有很多，优选的采用粘合、压合、热合、真空吸合、静电吸合等复合方式。复合的方式包括但不限于以上例举的几种，公知技术中还有很多种复合的方法可供选用。

光导板实施例10：

将薄膜材料的一个表面的设置成发散反射表面，就成为发散反射膜。可选的，发散反射膜的另一个表面可以涂有粘胶层用于和其他层粘接复合。

一种粘接发散反射光导板，采用加热模压成型法，制成厚度为 300 微米的 PET 发散反射薄膜，其一个外表面为圆弧波浪面发散反射表面，波浪线导线由弦长 150 微米、弧高 15 微米的圆弧凸凹相间连接构成，波浪面波长 300 微米，凸凹表面粗糙度轮廓 Ra 不大于 50 纳米。该 PET 发散反射薄膜的另一个表面涂光学胶粘剂，制成可粘发散反射膜。将该发散反射膜与 5 毫米 厚的平板玻璃粘合，成为贴膜发散反射光导板。

光导板实施例11：

一种层状发散反射光导板，用铸造法将超白玻璃采用制成1毫米厚的发散反射玻璃薄板，然后将其与一块5毫米厚的PMMA有机玻璃粘合制成一个表面为发散反射表面的光导板。这样的光导板表面比塑料材质表面坚硬耐久，比全部由玻璃制成的光导板有更高抗冲击能力。

光导板实施例12：

一种两面发散反射表面层状光导板，包括5毫米厚PMMA光导板，光导板的一个表面是由铸造成型的发散反射表面，另是一个平面；平面表面贴有0.2毫米厚PET材质发散反射薄膜，成为两面都是发散反射表面的复合光导板。

·发散反射发光黑板·

发散反射发光黑板至少包含光源和光导板。光导板采用本发明的发散反射光导板。

发光黑板实施例 1 ：

如图 11 所示的为本发明的发光黑板的一则优选实施方式，该发光黑板由发散反射光导板 1101 和光源 1102 组成。其他可选的部件没有画出。光源 1102 发出的光进入光导板，在光导板内全反射传输。在光导板表面有字迹处漫射出光导板，使字迹看起来发光。

由于采用发散反射光导板，发光黑板的表面具有类似于漫反射的发散反射效果，可以有效克服平板光导板的镜面眩光反射，消除了镜面反光的清晰镜像对视觉的干扰。黑板字迹清晰明亮，对比度高。

与普通平板光导板发光黑板相比，发散反射发光黑板消除了镜面眩光反光干扰及其造成的局部难以法识别的视觉障碍，有着本质的进步。

发光黑板实施例 2 ：

将发光黑板表面凸凹结构的走向设置成垂直上下走向。

按照国家标准设置的教室，教室照明荧光灯垂直于黑板板面安装，将发光黑板表面凸凹结构的走向设置成垂直上下走向，能够最大程度地利用垂直走向的波浪面发散反射表面的抗反光效果。

·表面成型方法·

公知的很多制造方法都能够直接生产出光学光滑的凸凹表面，例如用于塑料镜头生产的精密模压成型法。这些方法可以一次成型，生产出光滑的凸凹表面，但其工艺难度较大。

本发明还提供一种光导板表面结构的制造方法，包括先成型、再抛光的两个步骤。

首先利用公知的成型方法，例如：机械加工成型法、喷墨打印法、刻蚀成型法、压延成型法等制造出有凸凹结构的表面，得到的表面往往粗糙度较大，达不到光学光滑的要求，然后对表面进行抛光处理。

公知的抛光的方法包括机械抛光，热抛光，超声抛光等，但这些抛光工艺对于大幅面的光导板的抛光效率较低，对于微细的凸凹结构可能造成严重的破坏。

本发明提供的抛光方法如下：首先向被抛光表面涂覆透明涂料涂层，例如清漆；然后使涂料涂层干燥固化，得到透明涂层薄膜，其表面达到光学光滑的标准。透明涂层薄膜的光滑表面替代被抛光表面原来较粗糙的表面，达到抛光的效果，称为涂膜抛光法。

表面成型方法实施例 1 ：

将有机硅树脂涂装在被抛光表面上， 在 40 ℃ 至 60 ℃ 下干燥 15 至 30 分钟， 优选的在 40 度下干燥 20 分钟； 然后在 80 ℃ 至 90 ℃ 下固化 2 至 3 小时，优选的， 在 80 度下固化 3 小时，得到膜厚 3 到 10 微米的透明涂膜。涂膜附着在波浪面表面之上，替代了原来较粗糙的表面，涂膜表面达到光学光滑，其粗糙度轮廓 Ra 小于 10 纳米。

表面成型方法实施例 2 ：

将紫外光固化加硬树脂涂装在被抛光表面上，在相对湿度 60% 以下的环境中用红外线加热使涂层达到表干，使用紫外线固化灯照射涂层表面使之固化成膜，得到的涂膜表面达到光学光滑，其粗糙度轮廓 Ra 小于 50 纳米。

表面成型方法实施例 3 ：

采用精密刨削的方法，使用刃口形线为圆弧波浪线的刨刀，对 5 毫米 厚的压克力板材表面进行精密的刨削加工，将板材表面加工成圆弧波浪面，其表面粗糙度轮廓 Ra 可以控制在微米级，但远远达不到光学光滑的要求。

采用表面成型方法实施例 1 或表面成型方法实施例 2 的方法对板材表面进行涂膜抛光处理，能够高效率地将表面的光滑程度提高到表面粗糙度轮廓 Ra 小于 50 纳米。

涂膜抛光后的板材可以用于制造发散反射光导板，进而制成发散反射发光黑板。

涂膜抛光法也可以用于对发散反射薄膜和发散反射薄板进行抛光处理。

表面成型方法实施例 4 ：

优选的，为延长涂膜抛光后的零件的使用寿命，优选的选用成膜后涂膜硬度或耐磨性比被涂材料高的的涂料。

本实施例中，光导板由 PMMA 材料制成，其表面硬度不足铅笔硬度 2H ，用纸巾都能将其表面擦伤。采用有机硅加硬树脂对光导板表面进行涂膜抛光，表面硬度和耐磨性都得到大幅度提高的，表面硬度能够达到最大 7H 到 9H ，产品使用寿命明显延长。

其它的加硬、耐磨涂料品种还有紫外光固化加硬耐磨涂料、热固化加硬耐磨涂料等可供选择应用，本发明不作限制。

表面成型方法实施例 5 ：

优选的，涂膜抛光的涂料选用成膜后表面反射率比被涂材料低的涂料。这有助于降低表面的总体反光水平。

本实施例中，光导板为层状复合光导板，内层采用 5 毫米 厚超白玻璃，外层采用由 PC 树脂采用压延法生产的厚度为 200 微米的发散反射薄膜，其表面有波浪面凸凹结构，采用真空吸合的复合方式层叠复合。发散反射薄膜的凸凹结构表面使用紫外光固化有机硅树脂进行涂膜抛光处理，表面反射率从 PC 材料的 8% 到 9% ，降低到 7% ，降幅达到 10% 以上。

上述实施例的表面成型方法还可以用在光导板以外的场合。例如，在注塑生产的光学镜头上，可以采用涂抹抛光发提高表面的光洁度，使得表面的粗糙度轮廓Ra达到10微米以下的高光洁度水平。

以上仅为本发明具体实施方式，不能以此来限定本发明的范围，本技术领域内的一般技术人员根据本创作所作的均等变化，以及本领域内技术人员熟知的改变，都应仍属本发明涵盖的范围。