CN101191864A - 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凸起，该凸起由多个圆台堆叠形成。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。另外，本发明还公开一种光学板的制备方法。上述光学板具有提高光线利用率的优点。

Description

光学板及其制备方法
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1，一种采用现有的扩散板及棱镜片的背光模组剖面示意图。该背光模组10包括反射板11，在反射板11的上方依次包括有多个光源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。
发明内容
鉴于上述内容，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。
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凸起，该凸起由多个圆台堆叠形成。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：分别加热第一透明树脂材料形成熔融的增光层材料，与加热一混合有扩散粒子的第二透明树脂材料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，该成型槽的一槽壁具有多个凹部，该凹部由多个喇叭孔相串接形成，该公模与成型槽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。
又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增光层材料，与加热一混合有扩散粒子的第二透明树脂材料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凹部，该凹部由多个喇叭孔相串接形成，该公模与成型槽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，然后在由圆台堆叠形成的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是一种采用现有的扩散板及棱镜片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所示光学板的俯视示意图。
图4是图2所示光学板沿线IV-IV线的剖面示意图。
图5是本发明光学板较佳实施例二的俯视示意图。
图6是本发明光学板较佳实施例三的俯视示意图。
图7是本发明具体实施例的光学板沿垂直方向的光强-视角关系对比图。
图8是本发明具体实施例的光学板沿水平方向的光强-视角关系对比图。
图9是制备图2所示光学板的增光层时的模具剖面示意图。
图10是制备图2所示光学板的扩散层时的模具剖面示意图。
图11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，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22。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212，及位于出光面212呈阵列排布的多个凸起213，该凸起213由多个圆台堆叠形成，本实施例中，其包括第一圆台2131与第二圆台2132。扩散层22位于增光层21的入光面211侧，请同时参见图4，扩散层22包含透明树脂221与分散于透明树脂221内的扩散粒子222。另外，增光层21与扩散层22的厚度可分别大于或等于0.35毫米，更好是能使增光层21与扩散层22的厚度之和为1毫米至6毫米。
增光层21用于使光线发生聚集，其可由第一透明树脂形成，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。增光层21的入光面211可为光滑面或粗糙面。增光层21出光面212上的凸起213可使光线的传输方向发生改变，具体在本实施例中，凸起213的第一圆台2131靠近扩散层22，第二圆台2132处于第一圆台2131上，且第一圆台2131的上表面即为第二圆台2132的下表面。以相连凸起213之间的中心距离为d，第一圆台2131与其中心轴线的夹角为θ，第二圆台2132与其中心轴线的夹角为γ，第二圆台2132的最大半径为R，则d/4≤R≤d，且d可为0.025毫米至1.5毫米；θ大于等于γ，且θ可为15度至75度。使用时，不同的夹角θ与γ的值还可使光学板20具有不同光学性能。
扩散层22用于使光线均匀扩散，其中扩散层22包含的透明树脂221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；扩散粒子213可为二氧化钛微粒、二氧化硅微粒，丙烯酸树脂微粒之一或其组合。
当光线进入光学板20，通过扩散层22将光线扩散均匀后，该光线便直接进入增光层21，在凸起213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。以及，该光学板20将现有技术的扩散板与棱镜片的功能复合于一起，还易于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。
此外，可以理解，增光层上的凸起213的排列还可为其他形式，例如，凸起213可随机排布，但为使亮度较为均匀，其中相连的凸起213之间平均距离最好要保持相等。并且，请参见图5与图6，为进一步提高光学板出光的整体均匀性，光学板30，40的凸起313，413的排列形式还可分别呈交替的阵列状排布与呈蜂窝状排布。与此同时，凸起还可以由三个以上的圆台形成，但最好是使该凸起的圆台的锥度随着远离扩散层的方向而逐渐变小。
为验证光学板20具有较好的光学性能，以及具有不同的凸起213的组成可使光学板20的光学特性适当变化，特选取如表1所列的样品进行测试，其结果如图7与图8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   θ角为45度，γ为30度的光学板
  a2   θ角为60度，γ为30度的光学板
  a3   θ角为60度，γ为45度的光学板
  a4   θ角为75度，γ为45度的光学板
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9与图10，该双色射出成型模具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具有多个凹部2023，该凹部2023由多个喇叭孔相串接形成，其形状与增光层21的凸起213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，可先分别加热第一透明树脂材料形成熔融的增光层材料，与加热一混合有扩散粒子213的第二透明树脂材料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，由于增光层21与扩散层22直接是通过注塑成型在一起，因此增光层21与扩散层22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，使形成有增光层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22，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22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，而另一形成有增光层21的成型槽2021则与第二公模204相配合；如此，形成一循环连续制备过程。
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，即可直接再注射熔融的扩散层材料以形成扩散层22。
可以理解，如图11所示，采用不同的模具300，其将注入口(图未示)设在公模的一侧或母模上，并将用于形成增光层21的凸起213的凹部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熔融的扩散层材料形成扩散层22，然后再在形成有扩散层22的第二成型腔注入熔融的增光层材料形成增光层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凸起，该凸起由多个圆台堆叠形成；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：该凸起包括靠近扩散层的第一圆台与第二圆台，该第一圆台的上表面与第二圆台的下表面相重合，且该第一圆台的侧壁与其中心轴线的夹角大于等于该第二圆台的侧壁与其中心轴线的夹角。
4.如权利要求3所述的光学板，其特征在于：该第一圆台的侧壁与其中心线的夹角为15度至75度。
5.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：相连的凸起之间的中心距离为0.025毫米至1.5毫米。
6.如权利要求1所述的光学板，其特征在于：该凸起呈阵列状排布或蜂窝状排布。
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增光层材料，与加热一混合有扩散粒子的第二透明树脂材料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，该成型槽的一槽壁具有多个凹部，该凹部由多个喇叭孔相串接形成，该公模与成型槽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：
分别加热第一透明树脂材料形成熔融的增光层材料，与加热一混合有扩散粒子的第二透明树脂材料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凹部，该凹部由多个喇叭孔相串接形成，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，该凹部处于该第二公模，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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