CN101191862A - 光学板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光学板及其制备方法。该种光学板包括一体成型的增光层与扩散层，其中，该增光层包括一个入光面、一个与该入光面相对的出光面及位于该出光面的多个球面微凹槽，该扩散层位于该增光层的入光面侧，其包含透明树脂与分散于该透明树脂内的扩散粒子。上述光学板具有提高光线利用率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种背光模组用的光学板及其制备方法，尤其涉及一种复合式光学板及其制备方法。
背景技术
液晶显示装置被广泛应用于个人数位助理、笔记型电脑、数字相机、移动电话、液晶电视等电子产品中。但由于液晶显示装置本身不能发光，因此其需要借助背光模组才能产生显示功能。
请参见图1，一种采用现有技术光学板的背光模组剖面示意图。该背光模组10包括反射板11与依次设置在该反射板11上方的多个光源12、扩散板13及棱镜片15。其中，扩散板13内一般含有甲基丙烯酸甲酯微粒，该甲基丙烯酸甲酯微粒作为扩散粒子用于使光线发生扩散。棱镜片15具有V形微棱镜结构，用于提高背光模组特定视角范围内的亮度。使用时，由多个光源12产生的光线进入扩散板13被均匀扩散后，其继续进入棱镜片15，在棱镜片15的V形微棱镜结构的作用下使出射光线发生一定程度的聚集作用，以提高背光模组在特定视角范围内的亮度。
然而，现有技术中扩散板13与棱镜片15是分别制备的，这使得扩散板13与棱镜片15之间相互独立，使用时，尽管扩散板13与棱镜片15可紧密接触，但其间仍会有细微的空气阻隔层存在；当光线在扩散板13与棱镜片15之间进行传播而通过该空气阻隔层时，光线容易在空气阻隔层与扩散板13及棱镜片15之间的界面发生界面反射等作用，使光能量消耗与损失增大，从而降低光线的利用率。
因此，有必要提供一种可提高光线利用率的光学板及其制备方法。
发明内容
以下将以实施例说明一种可提高光线利用率的光学板及其制备方法。
一种光学板，其包括一体成型的增光层与扩散层，其中，该增光层包括一个入光面、一个与该入光面相对的出光面及位于该出光面的多个球面微凹槽，该扩散层位于该增光层的入光面侧，其包含透明树脂与分散于该透明树脂内的扩散粒子。
一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：加热第一透明树脂材料以形成熔融的增光层材料，加热混合有扩散粒子的第二透明树脂材料以形成熔融的扩散层材料；将该熔融的增光层材料注入双色成型模具的第一成型腔中以形成增光层，该双色成型模具包括一母模与至少一公模，该母模具有至少一与该公模相配的成型槽，该成型槽的槽壁具有多个球面微凸起，该公模与成型槽与相配合形成该第一成型腔；后退该公模，使形成有增光层的成型槽与该公模相配合形成第二成型腔；将熔融的扩散层材料注入该第二成型腔中，于增光层表面形成扩散层；及退模取出光学板。
一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：加热第一透明树脂材料以形成熔融的增光层材料，加热混合有扩散粒子的第二透明树脂材料以形成熔融的扩散层材料；将该熔融的扩散层材料注入双色成型模具的第一成型腔中以形成扩散层，该双色成型模具包括一母模与至少一公模，该母模具有至少一与该公模相配的成型槽，该公模的成型面上具有多个球面微凸起，该公模与成型槽与相配合形成该第一成型腔；后退该公模，使形成有扩散层的成型槽与该公模相配合形成第二成型腔；将熔融的增光层材料注入该第二成型腔中，于扩散层表面形成增光层；及退模取出光学板。
相对于现有技术，所述光学板包括一体成型的增光层与扩散层，该增光层的出光面具有多个球面微凹槽，该扩散层包含透明树脂与分散于该透明树脂内的扩散粒子。使用时，光线通过该光学板的扩散层被扩散均匀后，便直接进入增光层，然后又直接达到该球面微凹槽并发生聚集作用。如此，光线从入射光学板至出射，其间光线无需再经过空气层，从而让光线发生界面损耗的界面数量减少，光传输损失降低。因此上述光学板具有易于提高光线利用率的优点。
附图说明
图1是一种采用现有技术光学板的背光模组的剖面示意图。
图2是本发明光学板较佳实施例一的立体示意图。
图3是图2所示光学板沿线III-III的剖面示意图。
图4是光源与灯箱沿四个不同方向的光强-视角关系图。
图5是采用图2所示光学板的背光模组沿四个不同方向的光强-视角关系图。
图6是图2所示光学板与现有技术的灯箱、扩散板及棱镜片的沿垂直方向的光强-视角关系对比图。
图7是图2所示光学板与现有技术的灯箱、扩散板及棱镜片的沿水平方向的光强-视角关系对比图。
图8是本发明光学板较佳实施例二剖面示意图。
图9是本发明光学板较佳实施例三剖面示意图。
图10是本发明光学板较佳实施例四剖面示意图。
图11是制备图2所示光学板的增光层时的模具剖面示意图。
图12是制备图2所示光学板的扩散层时的模具剖面示意图。
图13是制备图2所示光学板的另一模具剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及多个实施例对光学板及其制备方法做进一步详细说明。
请参见图2及图3，光学板20包括一体成型的增光层21与扩散层23。增光层21具有一个入光面211、一个与该入光面211相对的出光面213及位于该出光面213的多个球面微凹槽215。扩散层23位于增光层21的入光面211侧，其包含透明树脂231与分散于该透明树脂231内的扩散粒子233。另外，增光层21的厚度t1与扩散层23的厚度t2可分别大于或等于0.35毫米，更佳优选地，增光层21的厚度t1与扩散层23的厚度t2之和T为1毫米至6毫米。
增光层21可由透明材料形成，例如丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂(Copolymer Of Methylmethacrylate and Styrene，MS)中的一种或一种以上的混合物。增光层21的入光面211可为光滑面或粗糙面。增光层21的出光面213上的球面微凹槽215用于使从光学板20出射的光线发生聚集作用，其形状可为半球状，也可为小于半球的一部分，本实施例采用半球状球面微凹槽。该多个球面微凹槽215呈阵列排布。球面微凹槽215所在球的半径记为R，球面微凹槽215底部到出光面213的距离为其深度，记为H，相邻两球面微凹槽215的中心之间的距离记为P。为了达到较好的光学效果，球面微凹槽215所在球的半径R的范围为0.01毫米至3毫米，即0.01mm≤R≤3mm；每一球面微凹槽215的深度H的范围可为0.01毫米至所在球的半径，相邻两球面微凹槽215的中心的间距P可为所在球的半径的1/2至4倍。本实施例中，球面微凹槽215的深度H为所在球的半径R，相邻两球面微凹槽215的中心的间距P略大于相应球面微凹槽215所在球的半径的2倍。
光学板20的扩散层23具有30％至98％的光穿透率，其用于使入射光线扩散均匀。透明树脂231可为丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂中的一种或一种以上的混合物。扩散粒子233可为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒和丙烯酸树脂微粒中的一种或一种以上的混合物。扩散粒子233可将光线扩散均匀，其作用可类似于现有技术中的扩散板中扩散粒子的作用。
工作过程中，光线进入光学板20，通过光学板20的扩散层23将光线扩散均匀后，光线便直接进入增光层21，然后又直接达到球面微凹槽215并发生聚集作用。如此，光线从入射光学板20至出射，其间光线无需再经过空气层，从而让光线发生界面损耗的界面数量减少，因此易于使光线能量损失降低，提高光线的利用率。
而且，光学板20应用于背光模组组装时，只需要安装一片光学板即可，相对扩散板与棱镜片的背光模组组装，提升了组装作业的效率。另外，光学板20将现有技术的扩散板与棱镜片的功能复合于一起，缩小了现有技术中扩散板与棱镜片共同占用的空间，因此更易于满足产品轻、薄、短、小的市场发展需求。
另外，为验证光学板20具有较好的光学均匀性，特选取如表1所列的样品进行测试，其结果如图4至图7所示。其中，测试的基本构件为灯管与灯箱；另外，在测试光学板时，定义与灯管相垂直的方向为垂直方向，与灯管相平行的方向为水平方向。
表1测试样品
| 样品号 | 测试样品 |
| a0 | 无光学板 |
| a1 | 现有的扩散板 |
| a2 | 现有的棱镜片 |
| a3 | 本实施例光学板 |
并且，请参阅图6与图7，其中图6是本发明较佳实施例一的光学板a3与现有技术的灯箱a0、扩散板a1及棱镜片a2的沿垂直方向的光强-视角关系对比图；图7是本发明较佳实施例一的光学板a3与现有技术的灯箱a0、扩散板a1及棱镜片a2的沿水平方向的光强-视角关系对比图。可以看出，a3较a1于负45度至45度的视觉范围内具有更高亮度，说明本实施例光学板中央区域的亮度较好；a3于40度至60度(包括负40度至负60度)的视觉范围内的亮度衰减较a2缓，说明本实施例光学板具有较大的视觉范围。
请参见图8，本发明第二实施例光学板30的剖面示意图。该第二实施例光学板30与第一实施例光学板20的不同的是，该光学板30的相邻两球面微凹槽315的中心的间距等于相应球面微凹槽315所在球的半径的2倍。
请参见图9，本发明第三实施例光学板50的剖面示意图。该第三实施例光学板50与第一实施例光学板20的不同的是，该光学板50的球面微凹槽515为一半球的一半，即该球面微凹槽515的深度为所在半球的半径的1/2倍。
请参见图10，本发明第四实施例光学板60的剖面示意图。该第四实施例光学板60与第一实施例光学板20的不同的是，该光学板60的球面微凹槽615为一球体的较少的一部分，该球面微凹槽615的深度为0.01毫米。
可以理解，多个球面微凹槽也可为除阵列排列外的其他规则排列，如相邻两横排或纵排之间的相应球面微凹槽呈一定距离的错致排列。此外，多个球面微凹槽还可为随机排列。
可以理解，多个球面微凹槽还可具有不同的大小及形状，即一部分球面微凹槽所在球的半径大于另一部分球面微凹槽所在球的半径，而且，可以一部分球面微凹槽为半球状，而另一部分球面微凹槽为半球的一半等其他形状。
一种制备上述光学板20的方法，其采用双色射出成型模具制备。
请参见图11与图12，双色射出成型模具200包括转动装置201、母模202、第一公模203及第二公模204。母模202具有两个成型槽2021，在成型槽2021的底壁2022具有球面微凸起2023，其与光学板的增光层的球面微凹槽形状相对应。成型槽2021可与第一公模203相配合形成第一成型腔205，在成型槽2021内形成增光层21后，其可与第二公模204相配合形成第二成型腔206。
制备过程中，可先加热第一透明树脂材料以形成熔融的增光层材料，再加热混合有扩散粒子的第二透明树脂材料以形成熔融的扩散层材料；然后将该熔融的增光层材料与熔融的扩散层材料分别注入双色射出成型模具200的第一成型腔205及形成有增光层21的第二成型腔206，再固化退模取出光学板20。
采用双色射出成型模具200制备光学板20，由于增光层21与扩散层23直接是通过注塑成型在一起，因此增光层21与扩散层23之间易于无缝结合且该结合可具有较高的连接强度。
可以理解，为使制备快速连续进行，双色射出成型模具200的两个成型槽2021可以同时使用。例如，在首先其中一个成型槽2021形成增光层21后，旋转母模202，使形成增光层21的成型槽2021与第二公模204相配合形成第二成型腔206来形成扩散层23；与此同时，另一个成型槽2021可开始用于形成增光层21；当扩散层23形成后，将第二公模204退出，并通过转动装置201使母模202旋转一定的角度，如90度，让生成的光学板20脱模；然后将母模202旋转至最初的位置，让最初使用的成型槽2021与第一公模203再配合；如此，形成一循环制备过程。
可以理解，通过设置母模与公模的配合结构，还可以在同一成型槽中先后完成两次注射过程，例如，当形成增光层21后，使公模与母模分开一定的距离而形成另一成型腔，即可直接再注射扩散层的熔融材料以形成扩散层23。
可以理解，如图13所示，制备本发明光学板可采用不同的模具300，其将用于形成增光层21的球面微凹槽的球面微凸起3023设置在公模304的成型面上；在上述制备方法中还可以先注入(由于注入熔融的扩散层或增光层材料的模具浇口可设置于公模成型面的边缘，因此此模具的模具浇口图中未示)熔融的扩散层材料形成扩散层23，然后再在形成有扩散层23的第二成型腔注入熔融的增光层材料然后再形成增光层21。
Claims (10)
1.一种光学板，其包括一体成型的增光层与扩散层，其中，该增光层包括一个入光面、一个与该入光面相对的出光面及位于该出光面的多个球面微凹槽，该扩散层位于该增光层的入光面侧，其包含透明树脂与分散于该透明树脂内的扩散粒子。
2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该增光层与该扩散层的厚度分别大于或等于0.35毫米。
3.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该透明树脂为丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯树脂中的一种或一种以上的混合物，该扩散粒子为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒和丙烯酸树脂微粒中的一种或一种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该多个球面微凹槽为阵列排列与随机排列中的一种。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：每一球面微凹槽所在球的半径范围为0.01毫米至3毫米。
6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：两相邻球面微凹槽的中心的间距范围为球面微凹槽所在球的半径的1/2至4倍。
7.一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：
加热第一透明树脂材料以形成熔融的增光层材料，加热混合有扩散粒子的第二透明树脂材料以形成熔融的扩散层材料；
将该熔融的增光层材料注入双色成型模具的第一成型腔中以形成增光层，该双色成型模具包括一母模与至少一公模，该母模具有至少一与该公模相配的成型槽，该成型槽的槽壁具有多个球面微凸起，该公模与成型槽与相配合形成该第一成型腔；
后退该公模，使形成有增光层的成型槽与该公模相配合形成第二成型腔；
将熔融的扩散层材料注入该第二成型腔中，于增光层表面形成扩散层；及退模取出光学板。
8.如权利要求7所述的光学板的制备方法，其特征在于：该公模为两个，该母模具有两个与该两公模相配的成型槽，该双色成型模具还包括一可驱动该母模的转动装置；其中一成型槽用于与其中一公模相配合形成第一成型腔，注入熔融的增光层材料形成该增光层后旋转到另一处与另一公模相配合形成第二成型腔，再注入熔融的扩散层材料；另一成型槽可相应重复以上步骤以达到连续生产。
9.一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：
加热第一透明树脂材料以形成熔融的增光层材料，加热混合有扩散粒子的第二透明树脂材料以形成熔融的扩散层材料；
将该熔融的扩散层材料注入双色成型模具的第一成型腔中以形成扩散层，该双色成型模具包括一母模与至少一公模，该母模具有至少一与该公模相配的成型槽，该公模的成型面上具有多个球面微凸起，该公模与成型槽与相配合形成该第一成型腔；
后退该公模，使形成有扩散层的成型槽与该公模相配合形成第二成型腔；
将熔融的增光层材料注入该第二成型腔中，于扩散层表面形成增光层；及
退模取出光学板。
10.如权利要求9所述的光学板的制备方法，其特征在于：该公模包括第一公模与第二公模，该球面微凸起位于该第二公模，该母模具有两个与该第一公模及第二公模相配的成型槽，该双色成型模具还包括一可驱动该母模的转动装置；其中一成型槽用于与该第一公模相配合形成第一成型腔，注入熔融的扩散层材料形成该扩散层后，通过该转动装置旋转到另一处与第二公模相配合形成第二成型腔，再注入熔融的增光层材料；另一成型槽可相应重复以上步骤以达到连续生产。
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