液晶显示器（Liquid Crystal Display,LCD）具有辐射小、能耗低、画质质量佳等诸多优点,已在计算机、文化娱乐、广告传媒和工业控制等领域得到了广泛的应用。液晶显示器主要由液晶面板和背光模组（Backlight Module,BLM）组成,其中背光模组为液晶显示器提供光源。背光模组中核心的部件为导光板（Light Guide Plate,LGP）,导光板对液晶显示器的显示质量有重要影响,其通常依靠表面的微结构来改善整个液晶显示器的亮度和均匀度。因此,对导光板微结构的设计和制造进行深入研究具有重要意义。为提升导光板出光亮度和均匀度,本论文提出一种棱锥形微结构用于导光板底面排布,并对微结构的飞秒激光加工技术和导光板光学性能展开研究。主要内容如下:第一部分主要介绍了飞秒激光与导光板的相互作用机理、导光板基本工作原理和常用检测方法,推导了单边入光微结构分布规律。结合上述理论和方法,通过建立背光源模型将提出的棱锥微结构和常用半球形微结构的光学性能进行了对比。仿真发现,在相同微结构底面积下,棱锥微结构导光板的出光亮度始终高于半球形微结构导光板。第二部分主要对飞秒激光加工导光板棱锥形微结构进行试验研究。首先利用飞秒激光精密制造系统,探究了多个工艺参数对微结构形貌的影响。当重复频率为50k Hz、脉冲能量密度为3.17J/cm2、光斑重叠率60%、加工次数1次、微结构填充间距为16μm、进给次数为3次和进给距离0.01mm时,通过在CAD中将多个图层叠加并设定每个图层的尺寸和焦点位置,可实现不同深度棱锥形微结构的高质量加工。最后根据微结构分布规律和导光板检测方法,将提出的棱锥形微结构和常用的半球形微结构在导光板表面进行大面积加工并光学测试。测试表明,棱锥微结构导光板的平均亮度为1660.3cd/m2,半球形微结构导光板的平均亮度为1465.3cd/m2,验证了仿真结果。第三部分主要对棱锥形微结构导光板出光效率影响机制进行研究。研究发现,微结构的散射面积对导光板出光效率起决定性作用。在一定范围内,出光效率随着微结构散射面积的增大迅速增加;微结构的数量和覆盖范围对导光板出光效率也存在着一定的影响,但影响幅度有限。最终设计试验将单个孔口400μm的棱锥形微结构转变为4个孔口200μm的小棱锥形微结构在导光板表面进行大面积加工并测试。光学测试表明,转换后导光板平均亮度从1165.5cd/m2增加到1614.3cd/m2,这是因为转换后微结构总散射面积增大、数量增多和覆盖范围增大导致的。第四部分主要对棱锥形微结构导光板亮度均匀度的优化展开研究。分别采用调整微结构尺寸参数、分区调整微结构密度和多项式调整微结构底边长分布三种方法,来优化导光板的亮度均匀度。仿真结果显示,三种方法优化后的导光板亮度均匀性均可达到80%以上。经比较分析,选择了多项式优化后的大面积棱锥形微结构进行飞秒激光加工。光学测试表明,加工的导光板亮度均匀性为84.08%,达到国家标准和工业应用需求。上述研究为微结构的设计、加工和导光板光学性能优化提供了新参考,有利于提高微结构加工质量并提升导光板光学性能。