CN101191848A - 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，其包括一体成型的第一透明层、扩散层及第二透明层，且该扩散层位于第一透明层与第二透明层之间，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，该第一透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜，该第二透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜。该光学板具有光线利用率高的优点。另外，本发明还公开一种制备上述光学板方法。

Description

光学板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于背光模组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的液晶面板本身不具发光特性，因而，为达到良好的显示效果，需给液晶面板提供一面光源装置，如背光模组，其功能在于向液晶面板供应亮度充分并且分布均匀的面光源。
请参见图1，一种采用现有扩散板及棱镜片的背光模组的剖面示意图。该背光模组10包括一反射板11，在该反射板11的上方依次设置有多个光源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射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10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10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，其包括一体成型的第一透明层、扩散层及第二透明层，且该扩散层位于第一透明层与第二透明层之间，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，该第一透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜，该第二透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜。
一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：分别加热第一透明树脂材料形成熔融的第一透明材料，加热第二透明树脂材料形成熔融的第二透明材料，与加热混合有扩散粒子的第三透明树脂材料形成熔融的扩散层材料；将其中一熔融的透明材料注入注塑成型模具的第一成型腔中以形成一透明层，该注塑成型模具包括一第一模与至少一第二模，该第一模具有至少一与该第二模相配的成型槽，该成型槽的底面及第二模的成型面分别具有多个微球面凹槽，该第二模与第一模的成型槽相配合形成上述第一成型腔；调整该注塑成型模具，使第二模与形成有该透明层的成型槽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，于该透明层表面形成扩散层；调整该注塑成型模具，使形成有该扩散层与透明层的成型槽与第二模相配合形成第三成型腔，将另一熔融的透明材料注入该第三成型腔中，于该扩散层的表面形成另一透明层；及开模取出光学板。
另一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：分别加热第一透明树脂材料形成熔融的第一透明材料，加热第二透明树脂材料形成熔融的第二透明材料，与加热混合有扩散粒子的第三透明树脂材料形成熔融的扩散层材料；将其中一熔融的透明材料注入注塑成型模具的第一成型腔中以形成一透明层，该注塑成型模具包括一第一模，一第二模与一第三模，该第一模具有至少一与该第二模及第三模相配的成型槽，该成型槽的底面及第二模的成型面分别具有多个微球面凹槽，该第二模和第三模之一与该成型槽相配合形成上述第一成型腔；调整该注塑成型模具，使形成有该透明层的成型槽与该第三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，于该透明层表面形成扩散层；调整该注塑成型模具，使形成有该扩散层与该透明层的成型槽与第二模相配合形成第三成型腔，将另一熔融的透明材料注入该第三成型腔中，于扩散层的表面形成另一透明层；及开模取出光学板。
相对于现有技术，所述光学板包括一体成型的第一透明层、第二透明层及扩散层，其中，该第一透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜，该第二透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜，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。当光线进入该光学板的其中一透明层并被该透明层扩散后，光线进入扩散层并进一步被扩散均匀，最后光线从另一透明层汇聚射出。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。另外，该光学板设置有一透明层及一扩散层将入射光线充分扩散均匀再进入第二透明层，因此具备较好的光学均匀性。
附图说明
图1是一种采用现有扩散板及棱镜片的背光模组的剖面示意图。
图2是本发明第一实施例光学板的立体示意图。
图3是图2所示光学板沿III-III线的局部剖面示意图。
图4是采用图2所示光学板的背光模组的剖面示意图。
图5是使用现有扩散板或图3所示光学板的背光模组的光强视角关系对比图。
图6是本发明第二实施例光学板的局部剖面示意图。
图7是制备图6所示光学板的模具局部剖面示意图。
图8是制备图6所示光学板的第一透明层时的模具局部剖面示意图。
图9是两成型腔分别制备图6所示光学板的第一透明层及扩散层时的模具局部剖面示意图。
图10是两成型腔分别制备图6所示光学板的第二透明层及扩散层时的模具局部剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对光学板及其制备方法做进一步详细说明。
请参阅图2及图3，本发明第一实施例的光学板30包括一体成型的第一透明层31、扩散层32及第二透明层33，且该扩散层32位于第一透明层31与第二透明层33之间。该第一透明层31相对扩散层32的外表面具有多个微球面透镜311，第二透明层33相对扩散层32的外表面具有多个微球面透镜331。该光学板30的厚度为1毫米至6毫米，第一透明层31、扩散层32及第二透明层33的厚度均大于或等于0.35毫米。
第一透明层31可由透明树脂材料形成，例如其可为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合。该第一透明层31上的微球面透镜311呈阵列状分布，为达到较好的光学效果，每个微球面透镜311对应的半径R1的取值范围为：0.01mm≤R1≤3mm，对应的高度H1满足关系式：0.01毫米≤H1≤R1，相邻两个微球面透镜311的间距d1满足关系式：R1/2≤d1≤4R1。当设定微球面透镜311的半径R1，再通过设置不同的高度H1和间距d1，可使微球面透镜311呈不同的形状及获得不同的排布方式。本实施例中的d1＝2R1；H1＝R1/2，该微球面透镜311呈球冠状，且为连续分布。当d1＝2R1；H1＝R1时，该微球面透镜311为半球形，且为连续分布。当d1＝4R1；H1＝R1时，该微球面透镜311为半球形，且为间隔分布。
扩散层32由透明树脂321与分散于该透明树脂321内的扩散粒子322构成，该透明树脂321为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合；该扩散粒子322为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒、丙烯酸树脂微粒之一或其组合。该扩散层32用于使光线均匀扩散。可以理解，通过调整透明树脂221与扩散粒子223的组成，可调整光学板30的透光率，但将光学板30的透光率控制在30％至98％之间为较佳选择。
第二透明层33可由透明树脂材料形成，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之一或其组合。该第二透明层33上的微球面透镜331呈阵列状分布，且每个微球面透镜331的半径R2、高度H2，及相邻两个微球面透镜331的间距d2的取值范围均与第一透明层31上的微球面透镜311相同。本实施例中的d2＝2R2，H2＝R2，该微球面透镜331为半球形，且为连续分布。
该第一透明层31及第二透明层33上的微球面透镜均可使从外界射向该光学板30内的光线均匀扩散，并可使从该光学板30内射向外界的光线聚集至特定的视角范围内出射。使用时，通过将第一透明层31及第二透明层33上的微球面透镜设置为不同的形状和排布方式，还可使采用该光学板30的背光模组具有不同的亮度和视角。
可以理解，第一透明层31及第二透明层33上的多个微球面透镜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微球面透镜呈一定距离的错致排列。此外，该多个微球面透镜还可为随机排列。
可以理解，第一透明层31及第二透明层33上的多个微球面透镜还可具有不同的大小及形状，即一部分微球面透镜对应的半径大于另一部分微球面透镜对应的的半径，而且，可以一部分微球面透镜为半球状，而另一部分微球面透镜为球冠状。
请参阅图4，本实施例还提供一种采用上述光学板30的背光模组40，其包括一灯箱41，该灯箱41包括一底板411及由该底板411的侧边延伸形成的侧壁412，该底板411及侧壁412的内表面均设置有反射板42；多个灯管43设置于灯箱41的底板411上方；光学板30叠合于灯箱41的上方，且其第一透明层31朝向灯管43设置。工作过程中，灯管43发出的光线首先进入第一透明层31，设置于该第一透明层31的微球面透镜311可使射入其中的光线发生扩散。光线接着射入扩散层32，被设置于该扩散层32中的扩散粒子322进一步散射。最后再经过第二透明层33上的微球面透镜331将光线汇聚后射出。
如此，光线从入射光学板30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，提高了光线的利用率。而且，光学板30设置有一第一透明层31及一扩散层32用于使光线充分扩散，从而使该背光模组40具有较好的光学均匀性，可避免光学板30对应灯管43的部位出现亮纹。另外，将光学板30组装于背光模组40时，只需要安装一片光学板即可，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。以及，该光学板30将现有技术的扩散板与棱镜片的功能复合于一起，还可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。
可以理解，在上述背光模组中，也可将第二透明层33朝向灯管43放置，此时，该第二透明层33的作用在于使进入光学板30的光线发散，第一透明层31的作用在于使光线汇聚至特定的角度范围内出射。
为验证光学板30相比现有扩散板具有较好的光学均匀性，以及在特定的视角内具有较高的亮度，特以灯管43与灯箱41为测试的基本构件，通过于灯箱41上方分别放置现有扩散板及上述光学板30(第一透明层31朝向灯管43设置)，对出射光的光强进行测试，其结果如图5所示。其中，图5所示曲线A1为在与灯管43延伸方向相平行的方向，将亮度计相对扩散板的中心旋转180度测得；图5所示四条曲线B1、B2、B3及B4分别在与灯管43延伸方向成0度、45度、90度及135度的方向，将亮度计相对光学板30的中心旋转180度测得。
从图5中可以看出，在±45度的视角内，使用光学板30可使背光模组40的亮度值得到大幅度的提升，而且，沿光学板30四个不同的方向测得的曲线B1、B2、B3及B4几乎重合，说明使用光学板30还可使背光模组40具有较好的光学均匀性。
请参阅图6，本发明第二实施例提供一种光学板50，其与第一实施例中的光学板30具有相似的结构，其不同在于光学板50的第一透明层51与扩散层52相连接的表面上具有多个与微球面透镜531相对应的微球面凸起512，即第一透明层51与扩散层52之间的连接面为一复合曲面，从而使第一透明层51与扩散层52之间的结合力进一步增强。由于该微球面凸起512由透明材料制成，且结构非常细小，并被扩散层52所覆盖，故不会影响光学板50的光学性能。当然，光学板50的第二透明层53与扩散层52之间的连接面也可设置为一复合曲面，具体情况需根据生产光学板选用的模具来确定。
本发明第三实施例提供一种制备上述光学板50的方法，其采用多注射系统的注塑成型模具制备。
请参阅图7，该注塑成型模具60包括转动装置61，第一模62，第二模63及第三模64。该转动装置61与第一模62相连，可带动第一模62进行旋转。第一模62具有两个成型槽621，在该成型槽621的底面622具有多个微球面凹槽623，其与第一透明层51上的微球面透镜511的形状相对应。该第二模63及第三模64可与第一模62的成型槽621相配合，且该第二模63与成型槽621的底面622相对的成型面也形成有多个微球面凹槽631，其与第二透明层53上的微球面透镜531的形状相对应。此外，该注塑成型模具60的注入口(图未示)可设置于第一模62上，也可分别设置于第二模63及第三模64的边缘处。
请同时参阅图8至图10，制备过程中，可先分别加热第一透明树脂材料以形成熔融的第一透明材料，加热第二透明树脂材料以形成熔融的第二透明材料与加热混合有扩散粒子的第三透明树脂材料以形成熔融的扩散层材料；再在第一模62的成型槽621与第二模63或第三模64配合形成的成型腔中分别注入熔融的第一透明材料、熔融的扩散层材料及熔融的第二透明材料以制备上述光学板50。
其中，在第一模62的同一成型槽621内注入熔融的第一透明材料、扩散层材料及第二透明材料的过程为：在注塑成型模具60的第二模63与成型槽621所构成的第一成型腔65中注入该熔融的第一透明材料，并固化形成第一透明层51；使注塑成型模具60的第二模63从成型槽621中退出，将第一模62通过转动装置61旋转180度；使第三模64与该成型槽621相配合形成第二成型腔66，在该第二成型腔66中注入熔融的扩散层材料，并固化形成扩散层52；将第三模64从第一模62的成型槽621中退出，并将第一模62通过转动装置61旋转180度；使第二模63与该成型槽621再次相配合形成第三成型腔67，在该第三成型腔67中注入熔融的第二透明材料，并固化形成第二透明层53。通过上述过程形成光学板50后，可将第二模63从成型槽621中退出，并将生成的光学板50直接脱模。当然，为便于接收从模内脱出的光学板50，该第一模62也可先通过转动装置61旋转一定角度，如90度，再将生成的光学板50脱模，而后将第一模62转回初始位置，即可开始新一轮的成型作业。
采用注塑成型模具60制备光学板50，由于第一透明层51、扩散层52及第二透明层53直接是通过注塑成型在一起，因此各层之间可达到无缝结合，且该结合具有较高的连接强度。
可以理解，为使制备快速连续进行，注塑成型模具60的两个成型槽621可以同时使用。例如，首先在其中一个成型槽621形成第一透明层51后，旋转第一模62，使成型槽621与第三模64相配合形成第二成型腔66来形成扩散层52，与此同时，另一个成型槽621与第二模63相配合形成第一成型腔65，用于形成第一透明层51；当该两成型腔内的扩散层52及第一透明层51分别形成后，将第二模63及第三模64同时退出，并通过转动装置61使第一模62旋转180度；使成型槽621与第二模63相配合形成第三成型腔67，并于扩散层52表面继续形成第二透明层53，与此同时，另一成型槽621可与第三模64相配合形成第二成型腔66，并于第一透明层51表面继续形成扩散层52；接着将第二模63及第三模64同时退出后，将生成的光学板50直接脱模。当然，为便于接收从模内脱出的光学板50，该第一模62也可先通过转动装置61旋转一定角度，如90度，再将生成的光学板50脱模，而后将第一模62转回初始位置，又可继续注塑成型作业。如此，可形成一连续生产过程。
可以理解，通过模具60还可以制备其他结构的光学板，例如本发明第一实施例的光学板30。其过程如下：先使成型槽621与第三模64相配合形成一成型腔而注入熔融的第一透明材料形成第一透明层31；接着将第三模64后退一定的距离而形成另一成型腔用于注入熔融的扩散层材料形成扩散层32；然后将第一模64旋转180度，使形成有第一透明层31与扩散层32的成型槽621与第二模63相配合形成又一成型腔用于注入熔融的第二透明材料形成第二透明层33；最后退模即可得到光学板30。
可以理解，如果在第三模与成型槽621的底面622相对的成型面设置多个微球面凹槽，还可使得扩散层与第二透明层相连接的表面形成多个微球面凸起，即制得第一透明层与扩散层、第二透明层与扩散层之间的连接面均为复合曲面的光学板。
可以理解，通过设置第一模与第二模的配合结构，还可在同一成型槽中先后完成三次注射过程，例如，使第一模与第二模的成型槽配合形成一成型腔，并向其中注射熔融的第一透明材料形成第一透明层；接着使第一模与第二模分开一定的距离而形成另一成型腔，并向其中注射熔融的扩散层材料以于第一透明层表面形成扩散层后；然后使第一模与第二模再次分开一定的距离而形成又一成型腔，并向其中注入熔融的第二透明材料以于扩散层的表面形成第二透明层，如此也可制得第一透明层与扩散层、第二透明层与扩散层之间的连接面均为复合曲面的光学板。

Claims (10)

1.一种光学板，其包括一体成型的第一透明层、扩散层及第二透明层，且该扩散层位于第一透明层与第二透明层之间，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，该第一透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜，该第二透明层相对扩散层的外表面具有多个微球面透镜。
2.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该第一透明层、扩散层及第二透明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：该第一透明层及第二透明层的制成材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物之一或其组合。
4.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、丙烯酸树脂微粒之一或其组合。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该第二透明层及第一透明层上的微球面透镜对应的半径取值范围为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：该第一透明层及第二透明层与扩散层之间的连接面中至少一个为复合曲面。
7.一种光学板的制备方法，其包括如下步骤：
分别加热第一透明树脂材料形成熔融的第一透明材料，加热第二透明树脂材料形成熔融的第二透明材料，与加热混合有扩散粒子的第三透明树脂材料形成熔融的扩散层材料；
将其中一熔融的透明材料注入注塑成型模具的第一成型腔中以形成一透明层，该注塑成型模具包括一第一模与至少一第二模，该第一模具有至少一与该第二模相配的成型槽，该成型槽的底面及第二模的成型面分别具有多个微球面凹槽，该第二模与第一模的成型槽相配合形成上述第一成型腔；
调整该注塑成型模具，使第二模与形成有该透明层的成型槽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，于该透明层表面形成扩散层；
调整该注塑成型模具，使形成有该扩散层与透明层的成型槽与第二模相配合形成第三成型腔，将另一熔融的透明材料注入该第三成型腔中，于该扩散层的表面形成另一透明层；及
开模取出光学板。
8.如权利要求7所述的光学板的制备方法，其特征在于：该成型槽有两个，该第二模有两个，且该注塑成型模具还包括一可转动该第一模的驱动装置；其中一成型槽用于与两第二模之一相配合形成第一成型腔，以注入熔融的透明材料之一形成一透明层后旋转到另一处与另一第二模相配合形成第二成型腔，以注入熔融的扩散层材料形成扩散层后旋转到初始位置与最初相配的第二模再相配合形成第三成型腔，再注入另一熔融的透明材料形成另一透明层；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：
分别加热第一透明树脂材料形成熔融的第一透明材料，加热第二透明树脂材料形成熔融的第二透明材料，与加热混合有扩散粒子的第三透明树脂材料形成熔融的扩散层材料；
将其中一熔融的透明材料注入注塑成型模具的第一成型腔中以形成一透明层，该注塑成型模具包括一第一模，一第二模与一第三模，该第一模具有至少一与该第二模及第三模相配的成型槽，该成型槽的底面及第二模的成型面分别具有多个微球面凹槽，该第二模和第三模之一与该成型槽相配合形成上述第一成型腔；
调整该注塑成型模具，使形成有该透明层的成型槽与该第三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，于该透明层表面形成扩散层；
调整该注塑成型模具，使形成有该扩散层与该透明层的成型槽与第二模相配合形成第三成型腔，将另一熔融的透明材料注入该第三成型腔中，于扩散层的表面形成另一透明层；及
开模取出光学板。
10.如权利要求9所述的光学板的制备方法，其特征在于：该第三模的成型面为平面与复合曲面之一。
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