CN101761875A - 导光板及其制造方法以及利用该导光板的背光单元 - Google Patents

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Abstract

公开了一种容易确保大规模生产和重量轻且薄的薄膜型导光板、其制造方法以及利用该导光板的背光单元。该方法包括：在可移动第一传送带上装载基膜；在基膜的第一表面上涂布液体紫外固化树脂；在涂布的紫外固化树脂上旋转表面处理过的辊，以形成具有第一凸起图案的棱柱图案；以及利用紫外灯固化该棱柱图案。

Description

导光板及其制造方法以及利用该导光板的背光单元
本申请要求2009年12月23日提交的韩国专利申请No.10-2008-0132143的权益，在此以引用的方式作为参考，如同其全部内容陈述在此。
技术领域
本发明涉及背光单元。尤其是本发明涉及容易确保大规模生产和实现重量轻且薄(slimness)的薄膜型导光板，其制造方法以及利用该导光板的背光单元。
背景技术
阴极射线管(CRT)是通用的显示器件，其用于电视机、测量仪器、和诸如信息终端的监视器。但是，CRT的重量和尺寸实际上不能满足小型化和轻量化的要求。
因此，与电子产品小型化和轻量化的近来趋势相违背地，CRT在诸如重量和尺寸上有局限性。因此，利用电光效应的液晶显示器(LCD)、利用气体放电的等离子体显示面板(PDP)以及利用电致发光效应的电致发光显示器(ELD)是CRT潜在的替代品。其中液晶显示器(LCD)正在被积极地研究。
作为CRT的替代品，具有小型化、轻量化和低能耗等优点的液晶显示器(LCD)正在被积极地开发。能够充分作为平板显示器的LCD被开发和用于膝上型计算机显示器、台式机显示器、大型信息显示设备等。因此，对于液晶显示器(LCD)的需求正在逐步增加。
大部分LCD是光接收设备，其通过控制从外部进入的光量来显示图像。将光线照射到LCD面板上的独立的光源(即背光单元)是必需的。
一般来说，用作液晶显示器(LCD)的光源的背光单元是银色圆柱形荧光灯，被分为侧光式(edge-type)和直下式(direct-type)两种。
首先，直下式背光单元是最先被开发的，之后液晶显示器(LCD)的尺寸增加到20英寸以上。这种直下式背光单元通过设置成一行的多个灯将光线直接发射到LCD面板的前侧。
侧光式背光单元包括：在用于引导光的导光板的侧面的灯单元，其中灯单元包括用于发射光的灯；插入到灯的两端内的灯支架，用于保护灯；围绕在灯周围的灯反射板，其一侧插入到导光板的一侧内并因此从灯反射到导光板。
灯单元设置在导光板侧面的侧光式背光单元应用于小液晶显示器(LCD)如膝上电脑或者台式机，并且具有液晶显示器(LCD)光线均匀分布、寿命长、薄的优点。
下文将参考附图对现有导光板进行说明。
导光板分为两类，即楔型和平坦型。例如，图1A示出了包括具有不同厚度的非光接收部分与光接收部分的楔型导光板，图1B示出了具有相同厚度的光接收部分的平坦型导光板。
图2是图解示出普通导光板的光发射原理的示意图。
如图2所示，导光板10设置在灯5的侧面，凸起图案(protrusion pattern)10a设置在导光板10的下面。形成导光板10的材料的折射率比空气高。对于导光板的光发射，在空气和导光板10之间的界面处，当从高折射率材料向低折射率材料传播时，根据Snell法则，光线没有折射，在界面上发生全反射。当缺少图案时，通过全反射进入导光板10的光线能够传播到边缘。因此，为了将引导的光线传播到导光板10的外部，光线通过凸起图案10a以一角度被折射，以防止通过凸起图案10a全反射，并且转送到导光板10上方。与凸起图案10a的尺寸成比例地从存在凸起图案10a的区域发射光线，然后传送到导光板10的顶部。为了发射完全均匀的光线，凸起图案10a在各个区域可以不相同。
导光板10一般通过喷射模塑法形成。将参考附图对形成步骤进行说明。
图3是图示用于形成导光板的喷射模塑装置的示意图。
如图3所示，用于形成导光板的喷射模塑装置包括限定导光板的形状的空腔部分30，以及连接到空腔部分30的熔融树脂注射部分40，其将热塑树脂传送到空腔部分30并且控制树脂的流动。
空腔部分30包括彼此可以分离的第一模31和第二模32，以及当第一和第二模31和32彼此接触时，设置在第一和第二模31和32之间的孔35。孔35的形状与导光板的期望形状相对应。
门44设置在空腔部分30和熔融树脂注射部分40之间，并允许热塑树脂通过熔融树脂注射部分40流动。
熔融树脂注射部分40包括：存储热塑树脂41的注射缸42和控制热塑树脂41从缸42排出的螺杆(screw)43。
利用喷射模塑装置的喷射模塑包括：固定空腔部分30的第一和第二模31和32，通过门44将液体形式熔融树脂41注射到位于模之间的与导光板的期望形状对应的孔35中，在高温高压下执行喷射模塑，并将热塑树脂冷却和固化到孔35中以形成导光板。该方法还包括打开第一和第二模31和32，以分离通过装配模31和32而形成的导光板，从而完成成型。
图4A和4B是示出喷射模塑的导光板的例子的垂直截面图。
如图4A和4B所示，从空腔部分30分离的导光板被喷射模塑、固化，然后以凸起图案的形式和留在与门44对应的区域的热塑树脂一起被留下。
在这种情况下，凸起图案应该通过附加的后期处理如切割或者研磨被去除。
图5是图解说明包含用于形成导光板的模的现有空腔部分的示意图。
如图5所示，对于用于形成导光板的现有喷射模塑装置来说，图3所示的空腔部分包含：包括彼此间隔开的多个模的主芯(main core)62，以及压模图案61，该压模图案61与位于间隔开的模之间设置的孔35的表面上的图案61a对应。
导光板的形成需要主芯62和压模图案61的制造步骤。
主芯62的模(mold)确定导光板的类型，即楔型或者平坦型。倾斜图案63设置在主芯62中，并且当导光板是平坦型时，省略该倾斜图案63。
主芯62的形成基本上以主体形成、表面涂布和侧面研磨(楔型)的顺序来执行。
压模图案61的形状确定导光板表面上的分布图案密度。压模图案62的制造是通过形成用于处理图案的夹于(bite)、处理压模图案和形成压模图案涂布膜而完成的。
如上所述，在制造主芯62和压模图案61之后，最后装配彼此隔开的模，以完成空腔部分30。
发明内容
现有导光板具有下述缺点：
首先，现有导光板通过喷射模塑形成，从而包含与制造模和喷射模塑所要求的最佳注射条件相关的成本和时间。这一现有的方法间歇地使一块导光板从喷射装置喷射，从而不可能实现大规模生产。
第二，为了制造大批导光板，需要用于喷射模塑模的许多模芯(主芯)。在这种情况下，因为在上述模形成步骤中，模制造包括相当大的时间和劳动成本，因此导致生产效率降低。此外，喷射模塑装置的生产要素如喷射速度、压力和熔融树脂的冷却速度以及排出栓(eject pin)的设置应该被考虑，而且要获得上述要素的稳定喷射条件，不可避免做大量的反复试验和出现错误。
第三，喷射模塑材料和喷射装置的局限性使得难以开发质量轻和薄的导光板。一般用于喷射模塑的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。这些材料的喷射模塑比率约为0.6到0.8，从而不可能开发出预定厚度等级的导光板。
因此，本发明在于提供一种导光板、一种制造该导光板的方法以及一种利用该导光板的背光单元，该导光板、其制造方法和利用该导光板的背光单元基本上避免了由于现有技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。
本发明的目标是提供一种能够容易地确保实现大批量生产和实现低重量和厚度的薄膜型导光板、该导光板的制造方法以及利用该导光板的背光单元。
要实现这些目标、其它优点并且和本发明的目的一致，如具体实现和在这里广泛描述的，本发明提供一种制造导光板的方法，包括：在可移动的第一传送带上装载基膜；在基膜的第一表面上涂布液体紫外固化树脂(ultravioletcurable resin)；在涂布的紫外固化树脂上旋转表面处理过的辊，以形成具有第一凸起图案的棱柱图案；利用紫外灯固化该棱柱图案。
在装载基膜之后，可以通过在第一传送带上连续移动基膜来实现涂布液体紫外固化树脂并且形成和固化棱柱图案。
辊的表面处理可以通过将用于镜面处理的材料施加到辊上或者利用棱柱图案处理该辊来实现。
该方法还包括：在固化棱柱图案之后，将基膜装载到设置在可移动的第二传送带上的该棱柱图案上；将液态紫外固化树脂涂布到基膜的与第一表面相反的第二表面上；将具有预定表面图案的模部分放置到紫外固化树脂上，然后将模部分的该表面图案转印到紫外固化树脂上；和利用紫外灯固化转印过的紫外固化树脂以形成点图案。
该方法还包括：在固化棱柱图案之后，将基膜装载在可移动的第二传送带上的棱柱图案上；将液态紫外固化树脂喷墨(ink-jetting)到基膜的与第一表面相反的第二表面上；和利用紫外灯固化紫外固化树脂以形成点图案。
根据本发明的另一方面，提供一种包括导光板和光源的背光单元，其中该导光板包括：透明基膜；设置在基膜的一个表面上的棱柱图案，该棱柱图案由紫外固化树脂制成，且具有通过挤压模塑形成的第一凸起图案；和设置在基膜的另一表面上的点图案，且该导光板的总厚度为120到500μm，其中光源设置在光导板的侧面上。
光源可以是发光二极管(LED)或者冷阴极荧光灯(CCFL)。
根据本发明的另一方面，提供一种导光板，包括：透明基膜；设置在该基膜一个表面上的棱柱图案，其中该棱柱图案由紫外固化树脂制成且包括由挤压模塑形成的第一凸起图案；以及设置在基膜另一表面上的点图案。
基膜可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。
包括基膜、棱柱图案和点图案的导光板的总厚度是120到500μm，且基膜的厚度为50到150μm。
可以理解的是，本发明的上述一般介绍和下面的详细说明都是例示性的和解释性的，旨在提供对如权利要求所主张的本发明的进一步说明。
附图说明
附图提供对本发明的进一步理解，包含在本申请中且构成本申请的一部分，图解本发明的实施例且和说明书一起用于解释本发明的原理，在附图中：
图1A和1B是示出导光板类型的透视图；
图2是示出普通导光板的光发射原理的示意图；
图3是示出形成导光板所使用的喷射模塑装置的示意图；
图4A和4B是示出喷射模塑的导光板的垂直截面图；
图5是示出包含用于形成导光板的模的空腔部分的示意图，所述模用在形成导光板的现有方法中；
图6是示出根据本发明一个实施例的导光板的截面图；
图7是示出根据本发明第二实施例的导光板的截面图；
图8A和8B是示出在制造导光板时用于形成导光板主体和点图案的过程的过程图；
图9是示出用于制造导光板的方法的流程图；
图10是示出根据本发明的在其侧面上具有光源的薄膜型导光板的示意图；
图11是图解说明本发明的导光板的厚度的放大图像。
具体实施方式
下文中，参考附图对根据本发明的导光板、其制造方法以及使用该导光板的背光单元进行详细说明。
图6是示出根据本发明一个实施例的导光板的截面图。
如图6所示，根据一个实施例的导光板100包括：基膜110，设置在基膜110上的点图案(dot pattern)120，设置在基膜110下方的基底层130，和设置在基底层130表面上的棱柱图案140。
基膜110由透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。基膜110的厚度为75到250μm，且如果可能，也可以具有约50μm的较小厚度。构成基膜110的其它材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PA)。导光板100的总厚度取决于基膜110的厚度，且具有50到150μm的厚度。
基底层130和棱柱图案140的总厚度可以大于或者小于基膜110的厚度。
如上所述，导光板100的总厚度可以是250μm，或者120到500μm，且由薄膜层压(film laminate)组成，从而变得薄和柔软。
点图案120、基底层130和棱柱图案140是这么形成的：涂布液体材料，即紫外固化树脂；形成预定图案；利用紫外灯照射该图案和固化得到的图案。点图案120和/或棱柱图案140的形成可以进一步包括加压步骤，让形成的图案厚度小于和涂布相比时的厚度。
基底层130和棱柱140是通过涂布紫外固化树脂和仅仅在表面上处理图案以形成棱柱图案140而整体形成的，并且具有相同的物理特性。
点图案120可以由与基底层130、棱柱图案140相同的材料制成，或者由不同的材料制成。点图案120利用具有类似折射率的紫外固化树脂。此外，根据内部光线传输原理，为了让光线传送到上部，由PET制成的基膜110、由紫外固化树脂制成的点图案120、基底层130和棱柱图案140应该具有比空气高的折射率，且因而由折射率1.35至1.7的材料制成，优选材料的折射率为1.5±0.1。
棱柱图案140可以为三角形、半球形或者三角浮雕形。此外，第一凸起图案可以彼此隔开或者彼此接触。
对于导光板100的光发射，当光源(未示出)设置在导光板100的侧面上时，当从高折射率材料传播到低折射率材料时，从光源进入到侧面的光线没有被折射，而是在外部空气层和导光板100之间的界面上被全部反射。棱柱图案140用于使来自表面的光线折射以将该光线传输到上部。点图案120用于扩散圆形表面上发射的光线以将该光线传输到上部。在一些情况下，棱柱图案140和点图案120在各个区域上可以具有相同或者不同的形状。
图7是示出根据本发明第二实施例的导光板的截面图。
如图7所示，根据本发明第二实施例的导光板150具有下述结构，其中棱柱图案或者点图案120仅仅形成在基膜152的一个表面上。在这种情况下，基膜152的底部可以执行镜面处理，以使其能够全反射。
下文将详细说明导光板的制造方法。
图8A和8B是示出在制造导光板时用于形成导光板主体和点图案的过程的过程图。图9是示出用于制造导光板的方法的流程图。
如图8A所示，制备第一图案形成部分，其包括：输送机250、可移动第一传送带1000、具有喷嘴以将液态第一紫外固化树脂喷射到样品上的第一喷嘴210、可旋转且在其表面上具有棱柱形成图案220a的辊220、以及照射紫外线的第一紫外照射灯230。
基膜110装载在第一图案形成部分的第一传送带1000上(S100)。
随后，通过第一喷嘴210进行喷射，将液态紫外周化树脂135涂布到基膜110的第一表面上(S110)。
之后，在涂布的紫外固化树脂135上旋转辊220，以将图案转印至与紫外固化树脂135对应的棱柱形式图案220a(S130)，并且利用紫外灯固化，以形成在其表面上具有第一凸起图案的棱柱图案140(S140)。在棱柱图案140下方保持预定厚度、没有下部图案的平坦层是基底层130。棱柱图案140可以为三角形、半球形或者三角浮雕形。此外，第一凸起图案可以彼此隔开或者彼此接触。在这种情况下，棱柱图案140取决于位于辊220表面上的棱柱形成图案220a的形状。
除了特定图案之外，用于镜面处理的材料可以应用于辊220的表面。在这种情况下，当紫外固化树脂135与辊220对应时，紫外固化树脂135被执行镜面处理(S120)。
同时，在装载基膜110之后，通过借助于输送机250连续移动第一传送带110使基膜110与第一喷嘴210、辊220和第一紫外照射灯230对应，从而执行涂布液态紫外固化树脂135、形成和固化棱柱图案140。
这样，将包括基膜110、基底层130和棱柱图案140的层压(laminate)称为“导光板主体”。
下面参考图8B说明形成点图案的方法。
如图8B所示，首先制备第二图案形成部分，其包括：输送机310、可移动第二传送带1000、具有喷嘴以将液态第二紫外固化树脂喷射到样品上的第二喷嘴320、以及照射紫外线的第二紫外照射灯330。
模部分325可以设置或者省略，其在第二喷嘴320和第二紫外照射灯330之间，具有与要形成的点图案相反的图案。
首先，将基膜100装载到可移动第二传送带2000上的棱柱图案140上。
随后，通过第二喷嘴320将液态第二紫外固化树脂125涂布到基膜110的与第一表面相反的第二表面上。具有相反图案的模部分325放置到第二紫外固化树脂125上，并且将模部分325的相反图案转印至第二紫外固化树脂125(S150)。
随后，通过第二紫外灯330将转印的第二紫外固化树脂125暴露在UV照射下，并固化以形成点图案120(S160)。
当导光板不包含模部分325时，不通过第二喷嘴320将第二紫外固化树脂125涂布到基膜110的整个第二表面上，而是仅仅将图案形成区域进行喷墨(ink-jetting)，然后利用第二紫外灯330固化树脂以形成点图案120。
可选择地，可以通过从第二喷嘴320印刷包括SiO2或者TiO2的白色涂料来限定点图案120。
点图案120和棱柱图案140可以都形成，或者省略其中之一。
图10是示出根据本发明的在其侧面上具有光源的薄膜型导光板的示意图。
如图10所示，根据本发明的薄膜型导光板400包括：含基膜的导光板主体405，和设置在导光板主体405上的点图案410。导光板400的总厚度约为0.12至0.15mm(120至150μm)。包含在导光板400中的基膜的厚度为50至150μm，有助于使导光板400变薄。
设置在导光板400侧面上的光源500是荧光灯，为薄型发光二极管(LED)。例如，荧光灯可以是冷阴极荧光灯(CCFL)。
图11是图解说明本发明的导光板的厚度的放大图像。
如图11所示，导光板400的厚度约为0.25mm(250μm)且本发明的导光板为薄膜型，其通过在生产线中挤压模塑能够做得更薄且是柔性的。
从上述内容可以明显看出，本发明的导光板及其制造方法以及使用该导光板的背光单元具有下述优点：
首先，在形成导光板时，通过在生产线上装载基膜、连续传送该基膜、涂布紫外固化树脂以形成图案并且固化该树脂以形成图案。因此，本发明的方法消除了现有的注入过程所需的装配的必要性，并且能够通过表面处理成与凸起图案对应的形状的辊形成图案。
第二，多个基膜连续装载到生产线上，然后一些基膜可以被涂布且另一些可以被固化，从而能够在多个基膜上同时形成图案。
第三，在旋转表面处理过的辊的过程中，可以将预定的压力施加至形成在基膜上的液体紫外固化树脂，从而可以形成薄且柔性厚度的导光板。
第四，将在其一个表面上具有凸起图案的基膜装载到生产线上，以使基膜的后部表面位于其上以形成第二凸起图案。在这种情况下，该图案可以通过印刷、喷墨、或者利用模部分的方法来形成。此时，第二凸起图案是由紫外固化树脂制成的，从而无需高温条件，且在基膜中没有变化或者在其上形成凸起图案。
第五，为了实现满足寿命、亮度和薄度要求的显示设备，近来考虑使用薄光源如发光二极管(LED)。因此，设置在LED的侧面上的导光板的厚度应该小且为柔性。本发明的导光板是薄膜型的，其厚度为0.12至0.5mm，从而实现薄的显示设备。此外，导光板柔软，降低了装配操作期间损坏或者破裂的风险。
很显然，对于本领域技术人员来说，可以在不脱离本发明的精神或者范围的情况下对本发明作出各种修改和改变。因此，如果本发明的这些修改和改变落入所附权利要求书及其等价物的范围内，则本发明旨在覆盖对本发明作出的修改和改变。

Claims (10)

1.一种制造导光板的方法，包括：
在可移动第一传送带上装载基膜；
在基膜的第一表面上涂布液体紫外固化树脂；
在涂布的紫外固化树脂上旋转表面处理过的辊，以形成具有第一凸起图案的棱柱图案；和
利用紫外灯固化棱柱图案。
2.根据权利要求1的所述方法，其中，在装载基膜之后，通过在第一传送带上连续移动基膜来实现涂布液体紫外固化树脂并且形成和固化该棱柱图案。
3.根据权利要求1的所述方法，其中，辊的表面处理是通过将用于镜面处理的材料施加到辊上或者用棱柱图案处理该辊来实现的。
4.根据权利要求1的所述方法，还包括：
在固化棱柱图案之后，将基膜装载到设置在可移动第二传送带上的该棱柱图案上；
将液体紫外固化树脂涂布到基膜的与第一表面相反的第二表面上；
将具有预定表面图案的模部分放置在紫外固化树脂上，然后将模部分的表面图案转印到紫外固化树脂；和
利用紫外灯固化转印过的紫外固化树脂以形成点图案。
5.根据权利要求1的所述方法，还包括：
在固化棱柱图案之后，将基膜装载到可移动第二传送带上的该棱柱图案上，使基膜的棱柱图案面对可移动第二传送带；
将液体紫外固化树脂喷墨到基膜的与第一表面相反的第二表面上；和
利用紫外灯固化该紫外固化树脂以形成点图案。
6.一种包括导光板和光源的背光单元，其中所述导光板包括：
透明基膜；
设置在基膜的一个表面上的棱柱图案，该棱柱图案由紫外固化树脂形成且包括由挤压模塑得到的第一凸起图案；和
设置在基膜的另一表面上的点图案；以及
导光板的总厚度为120至500μm；
其中光源设置在导光板的侧面上。
7.根据权利要求6的所述棱柱图案，其中光源是发光二极管(LED)或者冷阴极荧光灯(CCFL)。
8.一种导光板，其包括：
透明基膜；
设置在基膜的一个表面上的棱柱图案，该棱柱图案由紫外固化树脂制成且具有通过挤压模塑得到的第一凸起图案；
设置在基膜的另一表面上的点图案。
9.根据权利要求8的所述导光板，其中基膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。
10.根据权利要求8的所述导光板，其中包含基膜、棱柱图案和点图案的导光板的总厚度为120至500μm，且基膜的厚度为50至150μm。
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