CN1704813A

CN1704813A - 直下式背光模块的光扩散板及其制作方法

Info

Publication number: CN1704813A
Application number: CN 200410046206
Authority: CN
Inventors: 李开新; 张仁怀; 王志鸿
Original assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd
Current assignee: YINGTAO SCIENCE AND Technology Co Ltd; Entire Technology Co Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2005-12-07

Abstract

本发明是有关于一种直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，其是揭示利用押出技术，以押出机押出一光扩散板。该光扩散板使用不同材质的折射率，在滚轮表面也要对应于所使用的材质刻出不同角度的棱镜阵列，利用折射率还有棱镜结构的棱镜角度把入射光经折射之后，通过锯齿状的板面控制其出光角度，让原已扩散开来的光线再度集中、减少光耗损率，故可增加亮度。再者，将该光扩散板设计成一维或二维锯齿状或不相等的二维形状，而减少同时需要水平和垂直的棱镜片。

Description

直下式背光模块的光扩散板及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，其尤指一种光扩散板，其是使用一工艺以制造出具有棱镜片功效的光扩散板。

技术背景

由于各大厂积极投入研发并采用大型化的生产设备，液晶显示器的品质不断提升，价格持续下滑，使得液晶显示器的应用领域正迅速地扩大中。在LCD努力开拓新应用领域的同时，背光技术高亮度、低成本、低耗电、轻薄亦扮演重要角色。

一般液晶显示器用的背光模块大都是采端面照光(edge light)的方式，由导光板(light guide plate)、扩散膜(diffusion film)、反射板(reflect plate)及冷阴极管等所构成的；另一种是采直下式光源(direct type)，通常用于大尺寸的液晶显示器，亮度需求更高，均匀性要求也高，此时用的是厚度较厚的扩散板，因其厚度而提供了较好的亮度均匀性，也具有薄膜所没有的支撑刚性，其包含了一反射片10’、多个光源11’、一光扩散板12’、一第一棱镜片(prismshEET)13’、一第二棱镜片14’、一增亮膜(brightness enhance film)15’等，如图1所示，有许多薄的光学片组合在一起，不仅增加其组装时的难度和时间，也有较高的成本。

背光模块由于扩散片的作用，出射光指向性非常差，对大部份时候只须从正面看的电脑显示器而言，光的使用效率并不高。因此，如果在扩散板上加具有聚光作用的棱镜片(prism)，如图1中该第一棱镜片(prism shEET)13’、该第二棱镜片14’，则可增加出射光的方向性，达到提高正面亮度的目的。

棱镜片一般是用多元脂(polyester)或聚碳酸脂(polycarbonate)为材料制成厚度约为150～230μm的薄片，在薄片的表面形成间距为24～110μm顶角为90～110°的长条状棱镜阵列，因其折射率和其光学结构，而具有聚光的作用。使用一片直角形状的棱镜片时，可使正面亮度改善1.6倍，若使用两片呈垂直排列的棱镜片，则正面亮度可改善2倍以上。

以往的技术是利用紫外线硬化(UV-curing)的技术在模具上成型或用押出成型技术(extrution)在来制造棱镜片(prism sheet)或扩散板，再将扩散板、棱镜片、增亮膜与灯源模块组装在一起，成为背光模块，如美国专利号码5,175,030与5,183,597皆是以透明基材上，以UV树酯或二液型树酯在模具上成型，制作棱镜片；美国专利号码5,831,774是在透明基材上涂布一层扩散层，再与棱镜片组合在一起。

对背光模块制造商而言，降低成本的方法不外乎是将模块构造简化，顶角的设计则让光向前方折射，因此光能均匀地自扩散板表面射出，且具有适当程度的方向性，提高正面亮度。此一体成型的扩散板设计，不但能减少需要外购的昂贵零件(如棱镜片)，而且可缩短组装时间，同时达到高亮度化及降低成本的目的。

因此，如何针对上述问题而提出一种新颖的直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，不仅可改善传统需要透过组装以将扩散板、棱镜片、增亮膜与灯源模块组装在一起的缺点，又可提高亮度兼具减少工艺降低成本，长久以来一直是使用者殷切盼望及本发明人的愿望所在，而本发明人基于多年从事于相关产品的研究、开发、及销售实务经验，乃思及改良的意念，穷其个人的专业知识，经多方研究设计、专题探讨，终于研究出一种直下式背光模块的光扩散板及其制作方法改良，可解决上述的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，其是使用一押出机以将一光学树脂与一光扩散剂进行押出一光扩散板，并使用一滚轮滚压该光扩散板，该滚轮是具有多个刻纹，使其具有棱镜的聚光作用的光扩散板。

本发明的次要目的，在于提供一种直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，该滚轮的刻纹可以根据该光扩散板所使用的材质，设计出不同角度的棱镜阵列，利用折射率还有棱镜结构的棱镜角度把入射光经折射之后，通过锯齿状的板面控制其出光角度，让原已扩散开来的光线再度集中、减少光耗损率，增加亮度。

为达上述所指称的各目的与功效，本发明是提供一种直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，其是揭示一种光扩散板与一棱镜结构复合的制造方法，利用押出技术，以押出机押出一光扩散板，作为将光源均匀扩散的主要材质，基材可用PET、PC、PMMA、MS、ABS、或COC等高透明性的光学树脂，在加入1～10wt％的光扩散剂，光扩散剂可用PMMA、MS、ABS、PS、PU、含SiO₂、Mg(OH)₂、CaCO₃、BaSO₄、Al₂O₃、TiO₂粉末，而达到光源扩散的效果。该光扩散板使用不同材质的折射率，在滚轮表面也要对应于所使用的材质刻出不同角度的棱镜阵列，利用折射率还有棱镜结构的棱镜角度把入射光经折射之后，通过锯齿状的板面控制其出光角度，让原已扩散开来的光线再度集中、减少光耗损率，故可增加亮度。之后，在板材还末冷却成型前，经过精密加工的刻纹处理的滚轮滚压板材表面，使表层达到棱镜的结构，而成为一能将光源集中的高亮度扩散板。

本发明的直下式背光模块的光扩散板及其制作方法，是透过将该光扩散板设计成一维或二维锯齿状或不相同的二维形状，而减少同时需要水平和垂直的棱镜片。

附图说明

图1所示为习知技术的直下式背光模块的结构示意图；

图2所示为本发明的一较佳实施例的光扩散板的制作流程图：

图3A所示为本发明的一较佳实施例的光扩散板的剖视图；

图3B所示为本发明的一较佳实施例的光扩散板的侧视图；

图3C所示为本发明的一较佳实施例的光扩散板的立体图；

图4所示为本发明的另一较佳实施例的光扩散板的侧视图；

图5A所示为本发明的另一较佳实施例的光扩散板的侧视图；

图5B所示为本发明的一较佳实施例的光扩散板的俯视图。

图号说明

10’反射片

11’多个光源

12’光扩散板

13’第一棱镜片(prism sheet)

14’第二棱镜片

15’增亮膜

1光扩散板

10光学树脂

12光扩散剂

14纹路

16顶角

P两顶角的距离

θ顶角的角度

具体实施方式

为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例及配合详细的说明，说明如后：

本发明为解决习知技术光扩散板需透过组装与棱镜片、增亮膜与灯源模块组装在一起成为背光模块，这要繁琐的工艺，故，本发明是使用一押出机的方式押出一光扩散板，将该光扩散板利用滚轮滚压，使该光扩散板的表面具有纹路使其具有聚光的功能，并可根据该光扩散板的材料，以调整该滚轮上的刻纹，把原已扩散开的光线再度集中，减少光耗损率，增加亮度。

首先，请参阅图2，其是为本发明的一较佳实施例的直下式背光模块的光扩散板的制作方法的流程图；如图所示，本发明是揭示一种直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其主要步骤是包括：

步骤S10，使用一押出机将一光学树脂与一光扩散剂加热，以进行熔融混炼；以及

步骤S20，于押出成形一光扩散板时，使用一滚轮滚压该光扩散板的至少一表面，其中该滚轮的表面是具有多个刻纹。

其中该光扩散板1完成的成品如图3A所示，并请一并参阅图3B以及图3C所示，该光学树脂10是选自聚碳酸酯(Polycarbonate)、PMMA、MS、ABS、PET、PETG、PS、MBS与COC所组成的群组的一者；该光扩散剂12是选自PMMA、MS、ABS、PS、PU、含SiO₂、Mg(OH)₂、CaCO₃、BaSO₄、Al₂O₃、TiO₂粉末。且，该光扩散板1尚可加入一抗静电剂、紫外线吸收剂、耐燃剂、抗氧化剂等加工助剂的其中的一者或其任意组合者。该光扩散板1的厚度在1mm～10mm。该光扩散板1于完成制作后是包含多个顶角16以及具有一纹路14，其角度θ为80～110度。再者，该顶角相距的距离为P，该P的值是为5～200μm。而图3B是为前视图，图3C是为一立体图。

再者，根据滚轮的设计可使该光扩散板具有一维的锯齿形状如图3C所示；而参阅图4，其是为本发明的另一较佳实施例的光扩散板的侧视图；如图所示，本发明的另一较佳实施例该光扩散板的前视图与侧视图一样，是为一二维的锯齿形状；又，请参阅图5A以及图5B，其中该图5A是为一前视图，该图5B是为一上视图，本发明的另一较佳实施例该光扩散板具有X方向的锯齿形状以及Y方向的形状，Y方向的主要设计是为延长该顶角的线长度。

实施例

首先光学级PC原料(Baye 3103)先进行添加光扩散剂(SiO₂)的加工工艺，先利用一造粒押出机，依重量百分比添加1％～10％的silicone粉末，经由定量与PC胶粒搅拌混合，添加分散剂，塑化剂等加工助剂后，经由押出机充分混炼后挤出成条状原料，再经由水槽冷却切粒后既形具有光扩散功能的PC原料，经过70～90℃，3～6小时充分干燥后，便以250～300℃的加工温度，形成2.0mm的光扩散PC板材。再经由一滚轮滚压，一维方向的P为10μm，θ为90度。

故，液晶显示器的应用领域往大尺寸发展的趋势中，背光模块亮度和均匀性的要求也日渐严苛，除了灯源的改善，尚有背光模块中光学原件的改良也是达到此目的的方法之一，本发明提供高亮度扩散板的光学结构制造方法，其利用押出成型生产技术，在板材表面由经过刻纹处理的滚轮滚压，来将棱镜片和扩散板复合成型在一起，来达到降低成本，及减少背光模块组装的难度和减少组装所需的时间。

以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，举凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims

1、一种直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于其主要步骤包括：

使用一押出机将一光学树脂与一光扩散剂加热，以进行熔融混炼；以及

于押出成形一光扩散板时，使用一滚轮滚压该光扩散板的至少一表面，其中该滚轮的表面是具有多个刻纹。

2、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光学树脂是选自聚碳酸酯(Polycarbonate)、PMMA、MS、ABS、PET、PETG、PS、MBS与COC所组成的群组的一者。

3、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光扩散剂是选自PMMA、MS、ABS、PS、PU、含SiO₂、Mg(OH)₂、CaCO₃、BaSO₄、Al₂O₃、TiO₂粉末。

4、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：光扩散板尚包含一抗静电剂、紫外线吸收剂、耐燃剂、抗氧化剂等加工助剂的其中的一者或其任意组合者。

5、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光扩散板的厚度在1mm～10mm。

6、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光扩散板于完成制作后是包含多个顶角。

7、如权利要求6所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该顶角的角度为80～110度。

8、如权利要求6所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该顶角相距的距离为5～200μm。

9、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光扩散板经过该滚轮滚压后，形成一维方向的锯齿形状。

10、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光扩散板经过该滚轮滚压后，形成二维方向的相等锯齿形状。

11、如权利要求1所述的直下式背光模块的光扩散板的制作方法，其特征在于：该光扩散板经过该滚轮滚压后，形成X方向的一锯齿形状以及Y方向的不同于X方向的形状。

12、一种直下式背光模块光扩散板的制作方法，其特征在于：是透过使用一押出机将一光学树脂与一光扩散剂加热，以进行熔融混炼，并押出成形一光扩散板，其中该光扩散板具有二维方向的锯齿形状。

13、一种直下式背光模块光扩散板的制作方法，其特征在于：是透过使用一押出机将一光学树脂与一光扩散剂加热，以进行熔融混炼，并押出成形一光扩散板，其中该光扩散板具有X方向的一锯齿形状以及Y方向的不同于X方向的形状。