CN101191866A - 光学板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于背光模组的光学板及其制备方法。该光学板包括一体成型的增光层与扩散层，该增光层具有一个入光面，一个与该入光面相对的出光面，及位于该出光面的多个紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的顶部或凹部为圆弧状；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的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与依次设置在反射板11的上方的多个光源12、扩散板13及棱镜片14。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14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14，在棱镜片14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14是分别制备的，这使得扩散板13与棱镜片14之间相互独立，使用时，尽管扩散板13与棱镜片14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14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14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，该增光层具有一个入光面，一个与该入光面相对的出光面，及位于该出光面的多个紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的顶部或凹部为圆弧状；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紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的凹部或顶部为圆弧状，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紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的凹部或顶部为圆弧状，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，其在使用时，光线被扩散层扩散均匀后便直接进入增光层，然后在条状凸起的作用下光线发生聚集；如此，光线从入射光学板至出射，其间无需再经过空气层，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消耗与损失降低。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的光学板的背光模组的剖面示意图。
图2是本发明较佳实施例一的光学板的立体示意图。
图3是图2所示光学板沿线III-III的剖面示意图。
图4是本发明较佳实施例二的光学板的剖面示意图。
图5是本发明较佳实施例三的光学板的剖面示意图。
图6是光源与灯箱沿四个不同方向的光强-视角关系图。
图7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8是采用图2所示光学板的背光模组与采用本发明其它实施例的光学板的背光模组的沿水平方向的光强-视角关系对比图。
图9是采用图2所示光学板的背光模组与采用本发明其它实施例的光学板的背光模组的沿水平方向的光强-视角关系对比图。
图10是采用图2所示光学板的背光模组与采用本发明其它实施例光学板的背光模组的沿垂直方向的光强-视角关系对比图。
图11是采用图2所示光学板的背光模组与采用本发明其它实施例光学板的背光模组的沿垂直方向的光强-视角关系对比图。
图12是制备图2所示光学板的增光层时的模具剖面示意图。
图13是制备图2所示光学板的扩散层时的模具剖面示意图。
图14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。
请一并参见图2与图3，本发明较佳实施例一的光学板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211，一个与入光面211相对的出光面213，及位于出光面213的多个紧密排布的条状凸起215。相邻两条状凸起215形成一凹部，且该每一条状凸起215的顶部被圆角化形成一圆弧状。扩散层23位于增光层21的入光面211侧，其包含透明树脂231与分散于透明树脂231内的扩散粒子233。另外，增光层21与扩散层23的厚度可分别大于或等于0.35毫米，更佳优选地，增光层21与扩散层23的厚度之和为1毫米至6毫米。
增光层21可由透明材料形成，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物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上的条状凸起215用于使光线发生聚集，其中，多个条状凸起215的排布方向与水平线的夹角范围为0度至90度；相邻两条状凸起215的中心的间距范围为0.025毫米至1毫米。另外，本实施例中光学板20的每个条状凸起215的两侧面夹角θ范围为60度至120度，每个条状凸起215的顶部被圆角化形成圆弧状，其圆弧半径R取值范围为大于0且小于或等于0.55毫米。使用时，不同的两侧面夹角θ值可使背光模组具有不同的亮度与视角；并且，在两侧面夹角θ相同的情况下，增加圆弧半径R的值，可适当增加光学板20的视觉范围。
扩散层23用于使光线均匀扩散，其中扩散层23包含的透明树脂231可为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯及苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物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、二氧化硅微粒及丙烯酸树脂微粒中的一种或一种以上的混合物。
当光线进入光学板20，通过扩散层23将光线扩散均匀后，该光线便直接进入增光层21，在条状凸起215的作用下光线发生聚集。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。并且，将光学板20组装于背光模组时，只需要安装一片光学板20即可，相对现有技术扩散板与棱镜片在背光模组的组装，可提升组装作业的效率。另外，该光学板20将扩散板与棱镜片的功能复合于一起，易于缩小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。
请参见图4，本发明较佳实施例二的光学板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不同的是，光学板30的顶部未被圆角化形成圆弧状，而光学板30的凹部被圆角化形成圆弧状，且其圆弧半径R取值范围也为大于0且小于或等于0.55毫米。
请参见图5，本发明较佳实施例三的光学板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不同的是，该光学板50的顶部与凹部均为圆弧状。
另外，为验证光学板具有较好的光学均匀性，以及条状凸起的两侧面夹角的大小、圆弧形成的位置及大小对光学板的亮度与视角的影响，特选取如表1所列的样品进行测试，其结果如图6至图11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，光学板V形棱柱延伸方向与灯管平行；并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
| 测试样品 | 两侧面夹角(度) | 条状凸起顶部被圆角化形成圆弧的半径(毫米) | 条状凸起凹部被圆角化形成圆弧的半径(毫米) |
| 灯箱与灯管 | 无光学板 | 无光学板 | 无光学板 |
| 光学板A | 90 | 0.25 | 未被圆角化 |
| 光学板B | 120 | 0.1 | 未被圆角化 |
| 光学板C | 120 | 未被圆角化 | 0.1 |
| 光学板D | 120 | 0.12 | 0.12 |
| 光学板E | 90 | 0.12 | 0.12 |
| 光学板F | 90 | 未被圆角化 | 0.1 |
| 光学板G | 90 | 0.1 | 未被圆角化 |
另外，请参阅图8至图11，其中，图8至图9均表示采用本发明较佳实施例一的光学板G的背光模组与采用本发明其它实施例的光学板的背光模组的沿水平方向的光强-视角关系对比图；图10至图11均表示采用本发明较佳实施例一的光学板G的背光模组与采用本发明其它实施例的光学板的背光模组的沿垂直方向的光强-视角关系对比图。从中可以看出，条状凸起两侧面的夹角大小的不同，可使背光模组在特定视角范围内的亮度发生不同变化，这说明，通过调整条状凸起两侧面的夹角大小可使背光模组获得不同的显示视角。另外，从中还可以看出，在条状凸起两侧面的夹角大小相同的情况下，顶部被圆角化与凹部被圆角化对光的作用相似；另外，增加相应圆弧的半径，可使得背光模组具有较大的视觉范围。
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12与图13，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具有多个紧密排布的条状凸起2023，相邻两条状凸起2023形成一凹部，且该每一凹部被圆角化形成一圆弧状，其与光学板20的条状凸起的顶部被圆角化形成的圆弧相对应。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形成後，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14所示，采用不同的模具300，其将用于形成增光层21的条状凸起的多个条状凸起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形成增光层21。此外，圆弧还可同时或单独形成于条状凸起的顶部；与之对应的是，采用具有该条状凸起的模具制作的光学板，光学板的凹部被圆角化形成圆弧状。
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，该增光层具有一
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紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的顶部或凹部为圆弧状；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：该每个顶部圆弧的半径的取值范围大于0且小于或等于0.55毫米。
3.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该每个凹部圆弧的半径的取值范围大于0且小于或等于0.55毫米。
4.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该顶部与凹部均为圆弧状。
5.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。
6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：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。
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紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的凹部或顶部为圆弧状，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紧密排布的条状凸起，相邻两条状凸起形成一凹部，其中至少部分条状凸起的凹部或顶部为圆弧状，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V形凸起处于该第二公模，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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