CN102066833A - 导光板以及制造导光板的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种呈现高可靠性和耐久性的薄的且挠性的导光板，其中使用树脂膜作为所述导光板的材料，通过印刷在该膜的后表面上形成反射图形或散射图形，并且传播通过该膜的光在被提取之前从其前表面出射。所述导光板的基体(1)由具有0.4mm或更小的厚度的热固性聚氨酯片形成。当通过喷墨在所述基体上形成点图形时，使用具有这样的膨润度的白色UV固化墨作为白色墨(2)，该膨润度使得热固性聚氨酯在室温下浸泡一小时之后重量增加10％或更大。

Description

导光板以及制造导光板的方法
技术领域
本发明涉及导光板及其制造方法，所述导光板用于导引进入该导光板的光以使光在其中传播并从其预定发射表面出射。
背景技术
众所周知，近来的诸如移动电话和移动计算机的便携式装置包含用于十按键照明、显示器和各种指示器的导光板。要求这些便携式装置更薄且形状更复杂。相应于被制造为更薄且形状更复杂的便携式装置，同样要求导光板为挠性的。
作为常规导光板，通常使用硬的丙烯酸树脂或聚碳酸酯的模制品。另外，为了使从导光板的侧表面进入的光从该板的前表面出射，通常在模制时在前表面上制造微细的凹陷和凸起图形。图3示出了常规导光板和该板的周边构件的配置的实例。图3(a)示出了从与进入光平行的侧表面观察的导光板和周边构件。图3(b)示出了从与进入光垂直的侧面观察的导光板和周边构件。如图3所示，在常规导光板21的后表面上形成了后表面发射棱镜21a。另外，在导光板21的前表面上形成了前表面发射棱镜21b。
当来自LED模块25的光进入导光板21的侧表面时，如图3(a)所示，已进入导光板21的部分光被后表面发射棱镜21a内反射、被导光板21的前表面发射棱镜21(b)折射，然后朝向棱镜片24出射。另外，已从后表面发射棱镜21(b)朝向导光板21的后表面出射的光被反射片27反射并再次进入导光板21，最后朝向棱镜片24出射。已从导光板21朝向棱镜片24出射的光的方向被棱镜片24的棱镜调整，并从棱镜片24的相反表面出射。这样的常规导光板是通过模制形成的，由此对厚度的减小有限制。此外，当将诸如硬的丙烯酸树脂或聚碳酸酯的材料的这样的常规导光板制造得更薄时，导光板不具有足够的机械强度，由此容易被不利地损伤。
为了解决该问题，已经使用聚碳酸酯膜或PET膜作为用于更薄导光板的材料。当使用树脂膜作为用于导光板的材料时，难以通过模制形成凹陷和凸起图形。因此，通过印刷或涂敷的方式在导光板的后表面上形成反射或散射图形，从而使得在导光板内传播的光从导光板的前表面出射。
通常，通过在导光板的后表面之上喷涂包含颜料的涂敷材料或利用丝网印刷来印刷图形而形成这样的反射或散射图形。然而，这样的方法要求提前形成掩模，不利地导致高的成本和时间消耗。由于难以均匀地形成图形厚度且由此导致差的图形再现性，喷涂方法是不便利的。由于难以形成薄膜且由此难以控制膜的厚度及其截面形状，丝网印刷方法也是不便利的。
除了上述技术之外，还尝试过通过利用喷墨将树脂印刷成透镜形状来形成点图形(参见例如专利文件1)。据推测，由于利用该技术的树脂的表面张力，点图形可以被形成为镜面半球状。
然而，利用将墨或树脂施加/印刷到膜状导光板的基体材料或施加/印刷在膜状导光板的基体材料上来形成图形的技术，墨或树脂一旦固化就不具有挠性。这导致在膜状基体材料变形时，墨或树脂被损伤或剥离的风险。因此，难以在挠性的弹性膜上形成图形。
专利文件1：日本专利申请公开2005-249882
发明内容
本发明所要解决的问题
相应地，本发明的目的是提供这样一种导光板，该导光板是薄的且高度挠性的，也是高度可靠而耐久的。
解决问题的手段
本发明的最重要的特征在于以下方面。即，导光板特别地由高度挠性材料制成。另外，当通过喷墨将图形形成到基体材料上时，大胆地使用了这样的墨，高度挠性材料对于该墨呈现出与所希望的挠性水平对应的预定值或更大值的膨润度(swellability)，同时，通常选择彼此不溶解的材料的组合以防止墨移动。
更具体而言，提供了一种导光板，所述导光板用于导引进入该导光板的光以使光在其中传播并从其预定发射表面出射，所述导光板的特征在于：
所述导光板是通过利用喷墨在由弹性体制成的平板状(flat)基体材料的表面上印刷白色墨的点图形而形成的，所述表面为与所述发射表面相反的表面；以及
所述基体材料由具有预定的高挠度的弹性体制成并对所述白色墨呈现与所述基体材料的类型对应的预定值或更大值的膨润度。
在该情况下，所述预定的高挠度是指被确定为满足所述导光板的预期应用的挠度。所述与基体板的类型对应的预定值的膨润度是指这样的膨润度，该膨润度导致基体材料与白色墨的接合如此强，以便在呈现包括挠性的导光板特性时不使点图形损伤或剥离。通过设计途径或实验途径，根据导光板的预期应用来确定所述预定的高挠度，并且根据被选择为满足导光板的预期用途的基体材料的类型来确定所述预定值的膨润度。
利用该设置，使用基体材料对其呈现与该基体材料的类型对应的膨润度的白色墨，在高度挠性的弹性体的基体材料上印刷点图形，从而形成导光板。这使得可以获得这样的导光板，该导光板为更薄的且为高度挠性的，在基体材料变形期间更不易于使点图形损伤或剥离，且仍具有高可靠性和耐久性。
在根据本发明的导光板中，所述基体材料可具有60以上并且98以下的肖氏(shore)A硬度。这使得可以获得对于以复杂变形的形状使用的或经受反复变形的导光板而言足够的挠度。相应地，该导光板可被设置在其内部具有复杂的或可移动的形状的移动装置中。
在根据本发明的导光板中，所述基体材料可具有0.4mm或更小的厚度。这使得可以形成可被稳固地包含在更薄移动器件中的导光板。
在根据本发明的导光板中，所述高挠度的弹性体可以为聚氨酯、丙烯酸橡胶等等。特别地，聚氨酯为如此挠性的，以便允许导光板被变形为任何复杂的形状。这使得可以形成这样的导光板，该导光板可被更稳固地包含在更薄移动器件中且是耐久的，足以用于由便携式装置的按键操作而导致的反复变形。选择聚氨酯作为基体材料使得可以形成具有足够透明度且由此具有足够光学性能的导光板。顺便提及，根据处理方法，聚氨酯被分类为热固性聚氨酯或热塑性聚氨酯。热塑性聚氨酯较不耐油，这是因为，考虑到可模制性，向其中添加各种材料。另外，热塑性聚氨酯容易因热而收缩或变形，由此难以在要求耐热性时被使用。因此，作为本发明中的基体材料，相对于热塑性聚氨酯，热固性聚氨酯是优选的。
在根据本发明的导光板中，所述预定值或更大值的膨润度是这样的膨润度，该膨润度允许所述基体材料的重量由于在所述白色墨中浸泡一小时而增加10％或更大。
如果在基体材料的类型为聚氨酯的情况下基体材料对于白色墨的膨润度满足该条件，则可以确保能够应对在普通便携式装置中的按键操作的挠度，并且可以将基体材料与白色墨之间的粘附性及其接合强度提高到足够的水平。这确保了对于被用于例如移动电话的十按键的导光板足够的挠性和耐久性。
另外，本发明提供了一种导光板的制造方法，所述方法包括以下步骤：
通过喷墨将点状的可UV固化的白色墨施加到由预定的高挠度的弹性体制成的平板状基体材料上；以及
通过紧接在施加所述白色墨之后对所述白色墨辐射UV光，固化所述白色墨，所述方法的特征在于，
所述白色墨为这样的墨，所述基体材料对于该墨呈现出与所述基体材料的类型对应的预定值或更大值的膨润度。
在该情况下同样地，所述预定的高挠度是指被确定为满足所述导光板的预期应用的挠度。所述与基体板的类型对应的预定值的膨润度是指这样的膨润度，该膨润度导致基体材料与白色墨的接合如此强，以便在呈现包括挠性的导光板特性时不使点图形损伤或剥离。通过使用包括设计途径或实验途径的方法，根据导光板的预期应用来确定所述预定的高挠度，并且根据被选择为满足导光板的预期用途的基体材料的类型来确定所述预定值的膨润度。
根据该制造方法，可以制造这样的导光板，其中通过使用基体材料对其呈现出与基体材料的类型对应的膨润度的白色墨，在高度挠性的弹性体的基体材料上印刷点图形。这使得可以获得这样的导光板，该导光板为更薄且为高度挠性的，在基体材料变形期间更不易于使点图形损伤或剥离，且仍具有高可靠性和耐久性。
在根据本发明的导光板的制造方法中，所述高挠度的弹性体可以为聚氨酯。所述预定值或更大值的膨润度是这样的膨润度，该膨润度允许所述基体材料的重量由于在所述白色墨中浸泡一小时而增加10％或更大。
上述手段还可以尽可能地组合使用。
本发明的效果
本发明使得可以提供这样的导光板，该导光板是薄的且高度挠性的，并且仍具有高可靠性和耐久性。
附图说明
图1是示例出根据本发明的实施例的导光板的制造方法的视图；
图2是示例出根据本发明的实施例的导光板的作用的视图；以及
图3是示例出根据常规技术的导光板的使用的实例的视图。
对参考标号的说明
1    导光板
2    白色墨(小滴)
3    白色墨点
3a   接合部
5    LED模块
6    喷墨头
8    UV固化装置
21   导光板
21a  后表面发射棱镜
21b  前表面发射棱镜
24   棱镜片
25   LED模块
27   反射片
具体实施方式
以下参考附图来描述根据本发明的实施例的导光板。
图1是示例出根据实施例的导光板的制造方法的示意图。在图1中，作为用于导光板的基体材料1，选择可应用于导光板的薄的挠性材料。另外，大胆地选择白色墨组合物的复合材料，利用该复合材料，基体材料1显示出与该基体材料的类型对应的膨润度。然后通过喷墨法进行利用白色墨的点印刷，在该喷墨法中，从喷墨头6喷射白色墨2的小滴，如图1(a)所示。
相应地，如图1(b)所示，白色墨在基体板1与被施加到基体板1的白色墨点3之间的边界周围的基体板1中渗透并分散。在该条件下，通过UV固化装置8将UV光辐射到白色墨3上，如图1(c)所示，以固化该白色墨3。结果，白色墨点3本身被固化，并且已进入且分散在基体板1中的白色墨也被固化，从而形成强接合部3a。由此，可以增强在白色墨点3与基体材料1之间的粘附和接合强度。
接下来，将参考图2简要地描述通过图1所示的方法制造的导光板的作用。如图2所示，光通过LED模块5从导光板的侧表面进入导光板的基体材料1中。已进入基体材料1中的光在基体材料1内传播，并且部分光将要通过基体材料1的后表面出射。然而，将要通过后表面出射的光被白色墨点3中的颜料散射或者被白色墨点3与外部之间的边界表面反射，由此从基体材料1的前表面侧出射。结果，从LED模块5进入的光可以通过白色墨点3的点图形而从基体材料1的顶部均匀出射。
在本实施例中，使用喷墨法。这使得可以精确地调节白色墨2的小滴的量，因此精确地控制在基体材料1上的白色墨点3的直径和厚度。
另外，喷墨法对于将要形成的图像是高度灵活的，于是可以容易地改变将要形成的图像，由此可以高灵活性地形成点图形。另外，由于可以缩短用于形成或改变图形的时间，还可以大大缩短完成时间。
在本实施例中，优选基体材料1的厚度为0.4mm或更小。这便于将膜形成为基体材料1的过程以及通过喷墨形成图形的过程中的处理，从而有助于导光板的减薄。
此外，近来移动电话的对减薄背光的要求变得特别强烈。因此，优选基体板1的厚度在0.05到0.25mm的范围内。
另外，作为用于基体材料1的材料，优选橡胶状材料。这使得基体材料1能够容易地附接到具有凹陷和凸起的构件的表面或附接到曲面，由此容易地满足在将导光板安装在例如移动电话中时以复杂图形或在有限空间中装配导光板的需要。基体材料1优选具有60以上并且98以下的肖氏A硬度。这确保了导光板的材料的足够的挠性，以便在以复杂形状变形或反复变形的情况下使用。实验等已表明，这样的导光板可被设置在其内部具有复杂形状或可移动形状的移动装置中。
<第一实例>
接下来将描述根据本发明的第一实例。在本实例中，使用具有200μm厚度的热固性聚氨酯(polyurethane)膜作为基体材料1。对于印刷墨，使用可UV固化的白色墨A(主要成分：70以上并且90以下重量％的光聚合组合物；颜料：10以下并且20以下重量％的二氧化钛；以及剩余物：5重量％或更少的聚合引发剂)。作为喷墨头6，在360dpi和14pl的小滴量的条件下使用压电型喷墨头。作为UV固化装置，使用Subzero(由Integration Inc.制造)。
<膨润度测试>
为了比较可UV固化的白色墨A与根据本实例的基体材料1的接合强度和与每一种其他基体材料的组合的接合强度，对基体材料与可UV固化的白色墨A的组合进行膨润度测试。通过在室温(25℃)下将每一种基体材料的样品片浸泡在可UV固化的白色墨A中一个小时并测量样品片在浸泡之前和之后的重量差来进行该膨润度测试。所获得的结果示于表1中。
表1
  基体材料   墨膨润度
  聚氨酯   高
  聚酰亚胺   低
  PET   低
  PTFE   低
  聚碳酸酯   低
  硅酮(橡胶)   中等
  尼龙   低
  环氧   低
在该表中，墨膨润度“高”表示重量增加10％或更大；墨膨润度“中等”表示重量增加1-10(不含端点)％；以及墨膨润度“低”表示重量增加1％或更小。可以看出，在所测试的基体材料当中，聚氨酯具有最高的墨膨润度。这意味着热固性聚氨酯膜与可UV固化的白色墨A的组合可以导致最高的可UV固化的白色墨A在基体材料中的渗透和分散水平以及最高的接合强度。
<剥离耐久性测试>
作为由在本实例中的热固性聚氨酯膜与可UV固化的白色墨A的组合形成的导光板的剥离耐久性测试，在以下条件下进行键击测试：施压负载：600g；击打点的端部形状：φ10mm和7.5R；橡胶硬度：65；以及键击次数：一百万次。结果，没有发现点图形的剥离。因此，可以说，基体材料和白色墨的该组合提供了对由移动装置的按键操作引起的变形具有耐久性的导光板，并且可以获得能够实际使用的导光板。
另一方面，对由在膨润度测试中显示出“中等”墨膨润度的硅酮(橡胶)与可UV固化的白色墨A的组合形成的导光板进行相同的键击测试。作为键击测试的结果，发现了点图形的剥离。
如上所述，在本实例中，使用具有200μm厚度的热固性聚氨酯膜作为基体材料1，并且使用可UV固化的白色墨A作为白色墨。在该组合中，作为在室温(25℃)下被浸泡在可UV固化的白色墨A中一小时的结果，基体材料1的重量增加10％或更大。由于该膨润度，获得了对于导光板足够的基体材料与白色墨的接合强度以及耐久性。
已知选择热固性聚氨酯膜作为基体材料1确保了对于照明例如移动装置的按键操作部足够的光学性能(即，透射率)和挠性。另外，在该实例中发现，只要被用作基体材料1的热固性聚氨酯膜与白色墨的组合显示出的膨润度使得基体材料1的重量由于在室温(25℃)下被浸泡在白色墨中一小时而增加10％或更大，就可获得对于导光板而言足够的基体材料与白色墨的接合强度以及耐久性。
相应地，热固性聚氨酯膜与可UV固化的白色墨A的组合使得可以获得对于在移动装置中使用的导光板足够的光学性能、挠性、可靠性和耐久性。此外，在根据本实例的导光板中，使用具有200μm厚度的热固性聚氨酯膜作为基体材料1，由此可以将该导光板用于更薄的移动装置中。
关于硅酮橡胶，作为在室温(25℃)下被浸泡在白色墨中一小时的结果，基体材料1的重量没有增加10％或更大(实际上增加7-8％)。在本实例中，可以说，这样的膨润度不足以获得对于导光板足够的基体材料与白色墨的接合强度以及耐久性。
<第二实例>
在本实例中，选择与在第一实例中使用的白色墨不同的白色墨，并以与第一实例相同的方式对其进行测试。在本实例中同样地，发现该白色墨与用作基体材料的热固性聚氨酯膜的组合可以获得足够的接合强度。
在本实例中，在下述条件下使用白色墨进行印刷。使用具有200μm厚度的热固性聚氨酯膜作为基体材料1。作为白色墨，使用可UV固化的白色墨B(主要成分：65以上并且75以下重量％的丙烯酸酯；以及颜料：15以上并且25以下重量％的二氧化钛)。使用与第一实例相同的喷墨头6和UV固化装置8。
对于该基体材料与墨的组合，以与第一实例相同的方式进行膨润度测试和键击测试。获得了与第一实例相同的结果。
在本发明中，通过实验提前研究并在图上表示出了在基体材料1的类型与所要求的膨润度之间的关系。利用该图，当选择基体材料1和白色墨并进行膨润度测试时，可以即时确定是否可由该组合形成足够耐久的导光板。由于每一个导光板所要求的耐久性根据其预期应用而不同，因此可以为每一种预期应用形成这样的图。

Claims (8)

1.一种导光板，所述导光板用于导引进入所述导光板的光以使光在其中传播并从其预定发射表面出射，所述导光板的特征在于：
所述导光板是通过利用喷墨在由弹性体制成的平板状基体材料的表面上印刷白色墨的点图形而形成的，所述表面为与所述发射表面相反的表面；以及
所述基体材料由预定的高挠度的弹性体制成并对所述白色墨呈现与所述基体材料的类型对应的预定值或更大值的膨润度。
2.根据权利要求1的导光板，其特征在于，所述基体材料具有60以上并且98以下的肖氏A硬度。
3.根据权利要求1或2的导光板，其特征在于，所述基体材料具有0.4mm或更小的厚度。
4.根据权利要求1到3中任一项的导光板，其特征在于，所述高挠度的弹性体为聚氨酯。
5.根据权利要求4的导光板，其特征在于，所述预定值或更大值的膨润度是这样的膨润度，该膨润度允许所述基体材料的重量由于在所述白色墨中浸泡一小时而增加10％或更大。
6.一种导光板的制造方法，所述方法包括以下步骤：
通过喷墨将点状的可UV固化的白色墨施加到由预定的高挠度的弹性体制成的平板状基体材料上；以及
通过紧接在施加所述白色墨之后对所述白色墨辐射UV光，固化所述白色墨，所述方法的特征在于：
所述白色墨为这样的墨，所述基体材料对于该墨呈现出与所述基体材料的类型对应的预定值或更大值的膨润度。
7.根据权利要求6的导光板的制造方法，其特征在于，所述高挠度的弹性体为聚氨酯。
8.根据权利要求7的导光板的制造方法，其特征在于，所述预定值或更大值的膨润度是这样的膨润度，该膨润度允许所述基体材料的重量由于在所述白色墨A中浸泡一小时而增加10％或更大。
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