CN103862618A - 制造导光板的方法、治具以及相关的导光板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种制造导光板的方法、治具以及相关的导光板。在背光模块中，将扩散结构以及棱镜结构以在基材上形成的一扩散棱镜层取代，并以模内转印的方式将该扩散棱镜层转印于注塑成型的导光板本体上。导光板本体的另一面设置的反射层也可以相同的方式模内转印于导光板本体上。使导光板于治具内注塑成型时，即可同时进行双面模内转印。省去了传统背光模块中除了导光板外其他各光导元件的基材体积，可大幅减少背光模块中关键的光导元件的整体厚度。

Description

制造导光板的方法、治具以及相关的导光板
技术领域
本发明涉及一种背光模块的导光板以及制造导光板的方法与治具，尤其是涉及一种将扩散棱镜层整合于导光板本体上的导光板及相关的 
背景技术
传统背光模块由许多光学元件所组成，光线从光源（如LED、CCFL）产生后，在各个光学元件之间传导，当光线从空气入射到介质塑胶时，在介质塑胶的边界处会因光线反射而造成部分损失(即Fresnel loss)，使得背光模块的整体效率降低。由于光线每经过一个光学元件时，光的能量就会降低，在最后的观看端若要有较高的光学品质，则需从面板或背光模块上加以改善。 
目前面板部分的制作工艺或良率都已达到一定水准，相较之下，由于平面显示器的光源是设置在背光模块内，且背光模块中的光学元件相对面板模块来得少，因此如何在背光模块上改善光进入面板前的能量，是一研究改良的主要方向。 
另一方面，追求平面显示器的薄型化是重要的趋势。在平面显示器薄型化技术中，关键在于背光模块的厚度。目前背光模块的主要结构元件有反射片、导光板、扩散片、棱镜片依序叠加起来，而光源则设置在导光板的一侧（此处是指侧发光式背光模块）。其中导光板可控制光的方向，将一侧光源所发出的光导引成为面光源，而在导光板上的扩散片将来自导光板的光源加以扩散，棱镜片则将经过扩散片的散射光，通过棱镜折射导引光垂直向上，同时具有聚光的效果。 
然而在传统的背光模块中，这些元件皆为必要的元件设置，且需占用一定的厚度空间，因此若使用传统的背光模块设计，在针对背光模块进行轻薄化的改良，同时提升背光模块的导光效率为导向将受到结构上的限制。 
发明内容
为了提供更轻薄化的背光模块，解决前述背光模块的结构在本质上所造成的限制，本发明提供了一种具有双面模内转印微结构的导光板、制造该种导光板的方法以及治具。 
在本发明的一实施例中，提供了一种导光板的制造方法，包含下列步骤：于一基材上形成一扩散棱镜层；将该基材以及该扩散棱镜层吸附于一第一模具上并以一第一压框夹合该扩散棱镜层的四周；于该第一模具与一第二模具间形成的一模穴中注入塑料以于该模穴中形成一导光板本体；以及该导光板本体自该第一模具以及该第二模具脱离。其中当该导光板本体自该第一模具脱离时，该扩散棱镜层转印于该导光板本体的一第一面上以形成一导光板。 
本发明所提供的导光板的制造方法中，其中于一基材上形成该扩散棱镜层包含下列步骤：于该基材上以热压成型形成微结构；将一离形层涂布于该基材上；将一装饰膜涂布于该离形层上，使该装饰膜上形成微结构，其中该装饰膜内含散射粒子；以及将一粘着层涂布于该装饰膜上。而该导光板本体自该第一模具以及该第二模具脱离包含该基材以及该离形层自该扩散棱镜层的该装饰膜脱离。 
本发明所提供的导光板的制造方法中，其中于一基材上形成该扩散棱镜层包含下列步骤：将一固化层涂布于该基材上；于该固化层上以热压成型形成微结构，并对该固化层进行固化；将一装饰膜涂布于该固化层上，使该装饰膜上形成微结构，其中该装饰膜内含散射粒子；以及将一粘着层涂布于该装饰膜上。而该导光板本体自该第一模具以及该第二模具脱离包含该基材以及该固化层自该扩散棱镜层的该装饰膜脱离。 
本发明所提供的导光板的制造方法中，其中该第一模具包含一塑料通道以及一塑料浇口，该塑料浇口连接于该塑料通道以及该模穴之间，该塑料浇口的口径大于该塑料通道的口径，该基材以及该扩散棱镜层对应该塑料浇口处具有一破孔，该第一压框于对应该塑料浇口处具有一隔离部，该隔离部具有一突出开口。该方法另包含步骤：当将该第一压框夹合该扩散棱镜层的四周时，将该第一压框的该隔离部设置于该塑料浇口，使该突出开口连接该塑料通道，并将该隔离部设置于该塑料浇口以及该破孔之间。 
本发明所提供的导光板的制造方法另包含步骤：将一反射层吸附于该第二模具上，并以一第二压框夹合该反射层的四周，其中当该导光板本体自该第二模具脱离时，该反射层转印于该导光板本体的一第二面上。 
在本发明的另一实施例中，提供了一种制造导光板的治具，其包含一第一模具、一第二模具以及一第一压框。该第一模具包含一塑料通道以及一塑料浇口，该塑料浇口的口径大于该塑料通道的口径。该第二模具与该第一模具结合以形成一模穴，其中该第一模具的该塑料浇口连接于该塑料通道以及该模穴之间。该第一压框用来结合于该第一模具上以将一转印膜夹合于该第一模具上，该第一压框于对应该塑料浇口处具有一隔离部，该隔离部具有一突出开口，该隔离部设置于该塑料浇口，且该突出开口连接该塑料通道。 
本发明所提供的治具另包含一第二压框，用来结合于该第二模具上以将一转印膜夹合于该第二模具上。 
在本发明的又一实施例中，提供了一种导光板，包含有一导光板本体以及一扩散棱镜层。该导光板本体具有一第一面以及一第二面。该扩散棱镜层内含有散射粒子，该扩散棱镜层具有一粘着层，且该粘着层以模内转印的方式固定于该第一面上，该扩散棱镜层相对该粘着层的一表面上具有微结构。 
本发明所提供的导光板另包含一反射层，以模内转印的方式固定于该导光板本体的该第二面上。而该扩散棱镜层的该表面上的微结构为立体的等腰直角三角柱。 
本发明实施例所提供的导光板、制造导光板的方法及相关治具，将背光模块中的扩散结构以及棱镜结构，以在基材上形成的一扩散棱镜层代替，并以模内转印的方式将该扩散棱镜层转印于注塑成型的导光板上。导光板的另一面设置的反射层也可以相同的方式模内转印于导光板上。使导光板于治具内注塑成型时，即可同时进行双面模内转印。本发明的方法与结构省去了传统背光模块中除了导光板外其他各光导元件的基材体积，可大幅减少背光模块中关键的光导元件的整体厚度。 
附图说明
图1为本发明具有扩散棱镜层的导光板的示意图； 
图2为导光板中的扩散棱镜层的形成方法流程的一实施例的示意图； 
图3为导光板中的扩散棱镜层的形成方法流程的另一实施例的示意图； 
图4为制造导光板的治具、导光板塑料以及转印膜的元件分解示意图； 
图5为双面模内转印前，模具与转印膜的示意图； 
图6为双面模内转印时，以真空将转印膜吸附于模具上的示意图； 
图7为制造导光板的治具的第一压框与转印膜的塑料注入区域的示意图； 
图8为第一模具的塑料注入区域的侧剖面示意图； 
图9为第一模具的塑料注入区域的立体剖面示意图； 
图10为治具固定转印膜结合形成模穴后灌入塑料以制造导光板的结构示意图； 
图11为图10中的区域A的放大示意图； 
图12为本发明的导光板的制造方法流程示意图； 
图13为以图2的方法流程形成扩散棱镜层以及将扩散棱镜层转印于导光板本体的示意图； 
图14为以图3的方法流程形成扩散棱镜层以及将扩散棱镜层转印于导光板本体的示意图。 
主要元件符号说明 
10      治具 
12      模穴 
20      第一模具 
22      塑料通道 
24      塑料浇口 
26      凹槽 
30      第二模具 
32      料井 
40                  第一压框 
42                  隔离部 
44                  突出开口 
50                  第二压框 
60                  导光板 
62                  导光板本体 
64                  装饰膜 
65                  扩散棱镜层 
66                  粘着层 
68                  反射层 
70                  基材 
72、78、641         微结构 
74                  离形层 
76                  固化层 
80                  转印膜 
82                 开孔 
100、200           扩散棱镜层的形成方法 
102～108、202 
                   步骤 
208、302～308 
300                导光板的制造方法 
621                第一面 
622                第二面 
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明具有扩散棱镜层的导光板的示意图。导光板60包含一导光板本体62、一扩散棱镜层65以及一反射层68。导光板本体62为可透光的压克力板或聚碳酸酯（polycarbonate,PC）塑胶板，其具有一第一面621以及一第二面622。为了减少背光模块的整体厚度，同时仍保有或提升背光模块的导光效率，导光板60将扩散棱镜层65固定于导光板本体62的第一面621上，并将反射层68固定于第二面622上。其中扩散棱镜层65包含一装饰膜64以及一粘着层66，粘着层66以模内转印的方式固定于第一面621上，反射层68也可以模内转印的方式固定于第二面622上。 
装饰膜64的一表面上具有微结构641，该表面为装饰膜64非接触粘着层66的另一面。较佳地，微结构641为立体的等腰直角三角柱结构。且扩散棱镜层65内含散射粒子。反射层68则可于导光板本体62的第二面622上，将进入导光板本体62的光线往第一面621以及扩散棱镜层65的方向反射。换言之，在图1中，本发明所提供的导光板60的结构同时具有传统的背光模块中的导光板、扩散片（将来自导光板的光源加以扩散）、棱镜片（将经过扩散片的散射光，通过棱镜折射导引光垂直向上，同时具有聚光的效果）以及反射片（将光线向出光方向反射）的功能，且能显著减少整体的厚度。 
请参考图2，图2为本发明的导光板中的扩散棱镜层的形成方法流程的一实施例的示意图。本发明是先制成扩散棱镜层，通过印刷技术，在基材上制成具有扩散效果的微结构的薄膜，再通过模内转印方式转写至导光板上。扩散棱镜层的形成方法100包含下列步骤： 
步骤102：于一基材上以热压成型形成微结构； 
步骤104：将一离形层涂布于该基材上； 
步骤106：将一装饰膜涂布于该离形层上，使该装饰膜上形成微结构，并于该装饰膜中掺杂散射粒子； 
步骤108：将一粘着层涂布于该装饰膜上。 
扩散棱镜层65上的微结构641是通过基材辅助而形成。请一并参考图13，其中包含了以图2的方法流程形成扩散棱镜层65的示意图。在步骤102中，首先于一基材70上以热压成型的方式预先形成微结构72，微结构72为立体形状（如等腰直角三角柱），利用热压成型简易且具有成本效益的方式加工于基材70上，基材可为PC塑胶或PET塑胶，其厚度较佳地约在0.025～0.1毫米之间。 
接着在步骤104中，于基材70具有微结构72的表面上，涂布一层离形层74，且离形层74也随着微结构72形成立体结构。在步骤106中，再将装饰膜64涂布于离形层74上，实务上，是以涂布方式施予塑料树酯，并且干燥成型。由于装饰膜64紧靠于离形层74的表面，因此可配合离形层74形成微结构641，并于装饰膜64内掺杂散射粒子使扩散棱镜层65具有扩散与聚光的功能。 
最后于步骤108中，再于装饰膜64上涂上一层粘着层66，使装饰膜64在之后模内转印于射出制品的表面时，能固定于射出制品的表面。粘着层66是由反应型热塑性聚胺酯、反应型胺酯、紫外线架桥树酯或反应型硅胶所组成。而基材70、离形层74、装饰膜64以及粘着层66则形成转印膜80。 
请参考图3，图3为导光板中的扩散棱镜层的形成方法流程的另一实施例的示意图。除了图2的方法外，本发明另可以不同的方式形成转印膜80。图3的扩散棱镜层的形成方法200步骤如下： 
步骤202：将一固化层涂布于一基材上； 
步骤204：于该固化层上以热压成型形成微结构，并对该固化层进行固化； 
步骤206：将一装饰膜涂布于该固化层上，使该装饰膜上形成微结构，并于该装饰膜中掺杂散射粒子； 
步骤208：将一粘着层涂布于该装饰膜上。 
请一并参考图14，其中包含了以图3的方法流程形成扩散棱镜层65的示意图。在步骤202中，首先将树酯涂布于基材70的表面，以于基材表面形成涂层厚度约20μm的未硬化塑膜，此为一固化层76。 
接着在步骤204中，利用网版印刷或具有微结构形状的滚轮以滚动压印的方式在未硬化的固化层76上涂布制作立体微结构78，同时进行紫外光照射或烘烤的程序以将树酯涂层硬化形成固化层76。在步骤206中，再将装饰膜64涂布于固化层76上，实务上，是以涂布方式施予塑料树酯，并且干燥成型。由于装饰膜64紧靠于固化层76的表面，因此可配合固化层76形成微结构641，并于装饰膜64内掺杂散射粒子使扩散棱镜层65具有扩散与聚光的功能。 
最后于步骤208中，再于装饰膜64上涂上一层粘着层66，使装饰膜64在之后模内转印于射出制品的表面时，能固定于射出制品的表面。而基材70、固化层76、装饰膜64以及粘着层66则形成转印膜80。 
请参考图4，图4为制造导光板的治具、导光板塑料以及转印膜的元件分解示意图。本发明使用模内转印成型治具制造导光板。在图4中，治具10包含一第一模具20、一第二模具30、一第一压框40以及一第二压框50。双面模内转印的治具10可将反射层68以及前述的扩散棱镜层65转印于导光板本体62上，但也可以仅进行单面模内转印，将扩散棱镜层65（或反射层68）转印于导光板本体62上。而在图4中则依序显示了第一模具20、转印膜80（含有扩散棱镜层65）、第一压框40、导光板本体62、第二压框50以及第二模具30的相对结构。 
请参考图5以及图6，图5为本发明的治具10在进行双面模内转印前，第一模具20与第二模具30与转印膜80以及反射层68的示意图，图6则为双面模内转印时，以真空将转印膜80以及反射层68分别吸附于第一模具20以及第二模具30上的示意图。 
请参考图7～图11，图7为治具10的第一压框40与转印膜80的塑料注入区域的示意图，图8为第一模具20的塑料注入区域的侧剖面示意图，图9为第一模具20的塑料注入区域的立体剖面示意图，图10为治具固定转 印膜结合形成模穴后灌入塑料以制造导光板的结构示意图，图11为图10中的区域A的放大示意图。 
本发明的治具10在提供双面模内转印射出过程中，塑料由第一模具20处进入时，可避免塑料在高温与高压状态下，直接接触转印膜油墨，造成油墨层破坏现象。通过第一压框40的结构，避免塑料在进入模穴前的浇口周围直接接触转印膜80。 
由图10可看到，第一模具20与第二模具30结合后形成一模穴12，而在图9中，第一模具20包含一塑料通道22以及一塑料浇口24，其中塑料浇口24连接于塑料通道22以及模穴12之间，且塑料浇口24的口径大于塑料通道22的口径。当如图6所示，转印膜80以及反射层68分别先以真空吸附于第一模具20以及第二模具30后，图10显示第一压框40结合于第一模具20上，以将转印膜80夹合于第一模具20上，而第二压框50则结合于第二模具30上以将一转印膜（在此实施例中为反射层68）夹合于第二模具30上。若为单面模内转印的实施例，则可省略第二压框50以及反射层68的设置。也可直接将转印膜80吸附于第二模具30并由第二压框50夹合于第二模具30上，并省略第一压框40。 
在图7中，转印膜80靠近塑料浇口24处具有开孔82以让塑料自塑料浇口24向模穴12内射出塑料。由于双面模内转印治具10内的转印膜80靠近塑料浇口24，当塑料经由塑料浇口24射出时，塑料会对转印膜80造成冲刷的作用，且其高温会破坏转印膜80。因此本发明中的第一压框40经过设计以保护转印膜80不被破坏。第一压框40于对应塑料浇口24处具有一隔离部42，隔离部具有一突出开口44。 
如图8、图9以及图11所示，第一模具20在塑料浇口24处具有一凹槽26，当第一压框40结合于第一模具20时，第一压框40的隔离部42会结合于凹槽26并设置于塑料浇口24，且突出开口44连接塑料通道22（参考图11的区域A的放大示意图）。而当隔离部42结合于凹槽26时，隔离部42穿过转印膜80的开孔82，以将开孔82处的转印膜80与经过塑料浇口24的塑料隔离，避免塑料对转印膜80造成冲刷及破坏。此外，第二模具30在对应塑料浇口24处具有一料井32，可提供一缓冲空间，使塑料进入模穴12时获得缓冲。 
请参考图12，图12为本发明的导光板的制造方法的流程示意图。导光 板的制造方法300包含如下步骤： 
步骤302：于一基材上形成一扩散棱镜层； 
步骤304：将该基材以及该扩散棱镜层吸附于一第一模具上并以一第一压框夹合该扩散棱镜层的四周； 
步骤305：将一反射层吸附于一第二模具上，并以一第二压框夹合该反射层的四周； 
步骤306：于该第一模具与该第二模具间形成的一模穴中注入塑料以于该模穴中形成一导光板； 
步骤308：该导光板自该第一模具以及该第二模具脱离。 
上述导光板的制造方法300采用双面模内转印成型的模具10，能够将光学转印膜同时转印于导光板的两面，以将背光模块中的反射片、导光板、扩散片与菱镜片整合成一体化模块。其中在步骤302中先制成扩散棱镜层65（如前述具有将扩散棱镜层65与基材70结合而为一转印膜80），而此转印膜80的形成方法如图2或图3的扩散棱镜层的形成方法100、200所述。 
当将具有扩散片以及棱镜片功能结合为一体的扩散棱镜层65形成于基材70上后，步骤304以及305再分别将转印膜80以及反射层68吸附于模具上并以压框夹合，可参考前述图5以及图6。若仅进行单面模内转印，也可省略步骤305。 
接着在步骤306中，将塑料灌注于第一模具20以及第二模具30所形成的模穴12中，而第一模具20以及第二模具30上的转印膜80以及反射层68则分别转印于在模穴12中的塑料（导光板本体62）的双面上以形成导光板60。特别说明的是，在步骤304中，当第一压框40夹合于扩散棱镜层65的四周时，第一压框40的隔离部42设置于第一模具20的塑料浇口24，使隔离部42的突出开口44连接第一模具20的塑料通道22，并将隔离部42设置于塑料浇口24以及转印膜80的破孔82之间。 
请一并参考图13以及图14，其中图13为以图2的方法流程形成扩散棱镜层以及将扩散棱镜层转印于导光板本体的示意图。图14为以图3的方法流程形成扩散棱镜层以及将扩散棱镜层转印于导光板本体的示意图，形成扩散棱镜层的步骤如前所述，此处不再赘述。 
而在步骤308中，当导光板60自第一模具20以及第二模具30脱离时，转印膜80上的离形层74或固化层76可使扩散棱镜层65自基材70脱离， 而转印于导光板本体62的第一面621上，若有执行步骤305而为双面模内转印，则在第二模具30上的反射层68也转印于导光板本体62的第二面622上。 
由上可知，本发明先通过印刷技术，在基材70上制成具扩散以及导光效果微结构的扩散棱镜层65，再通过模内转印的方式转印至导光板本体62上。而在治具10中再以双面模内转印将扩散棱镜层65以及反射层68同时转印于导光板本体62的两面，使传统背光模块中的反射片、导光板、扩散片与棱镜片等元件能整合成一体化模块，省去光学膜片的基材，减少光学膜片的使用，以减少整体厚度，使光线能够在较短的光通路中产生最少的损耗。 
本发明实施例所提供的导光板、制造导光板的方法及相关治具，将背光模块中的扩散结构以及棱镜结构，以在基材上形成的一扩散棱镜层代替，并以模内转印的方式将该扩散棱镜层转印于注塑成型的导光板上。导光板的另一面设置的反射层也可以相同的方式模内转印于导光板上。使导光板于治具内注塑成型时，即可同时进行双面模内转印。本发明的方法与结构省去了传统背光模块中除了导光板外其他各光导元件的基材体积，可大幅减少背光模块中关键的光导元件的整体厚度。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (12)

1.一种导光板的制造方法，包含下列步骤：
于一基材上形成一扩散棱镜层；
将该基材以及该扩散棱镜层吸附于一第一模具上并以一第一压框夹合该扩散棱镜层的四周；
于该第一模具与一第二模具间形成的一模穴中注入塑料以于该模穴中形成一导光板本体；以及
该导光板本体自该第一模具以及该第二模具脱离；
其中当该导光板本体自该第一模具脱离时，该扩散棱镜层转印于该导光板本体的一第一面上以形成一导光板。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中于一基材上形成该扩散棱镜层包含下列步骤：
于该基材上以热压成型形成微结构；
将一离形层涂布于该基材上；
将一装饰膜涂布于该离形层上，使该装饰膜上形成微结构，其中该装饰膜内含散射粒子；以及
将一粘着层涂布于该装饰膜上。
3.如权利要求2所述的制造方法，其中该导光板本体自该第一模具以及该第二模具脱离包含：该基材以及该离形层自该扩散棱镜层的该装饰膜脱离。
4.如权利要求1所述的制造方法，其中于一基材上形成该扩散棱镜层包含下列步骤：
将一固化层涂布于该基材上；
于该固化层上以热压成型形成微结构，并对该固化层进行固化；
将一装饰膜涂布于该固化层上，使该装饰膜上形成微结构，其中该装饰膜内含散射粒子；以及
将一粘着层涂布于该装饰膜上。
5.如权利要求4所述的制造方法，其中该导光板本体自该第一模具以及该第二模具脱离包含：该基材以及该固化层自该扩散棱镜层的该装饰膜脱离。
6.如权利要求1所述的制造方法，其中该第一模具包含一塑料通道以及一塑料浇口，该塑料浇口连接于该塑料通道以及该模穴之间，该塑料浇口的口径大于该塑料通道的口径，该基材以及该扩散棱镜层对应该塑料浇口处具有一破孔，该第一压框于对应该塑料浇口处具有一隔离部，该隔离部具有一突出开口，该方法另包含步骤：
当将该第一压框夹合该扩散棱镜层的四周时，将该第一压框的该隔离部设置于该塑料浇口，使该突出开口连接该塑料通道，并将该隔离部设置于该塑料浇口以及该破孔之间。
7.如权利要求1所述的制造方法，另包含步骤：
将一反射层吸附于该第二模具上，并以一第二压框夹合该反射层的四周，其中当该导光板本体自该第二模具脱离时，该反射层转印于该导光板本体的一第二面上。
8.一种制造导光板的治具，其包含：
第一模具，包含一塑料通道以及一塑料浇口，该塑料浇口的口径大于该塑料通道的口径；
第二模具，与该第一模具结合以形成一模穴，其中该第一模具的该塑料浇口连接于该塑料通道以及该模穴之间；以及
第一压框，用来结合于该第一模具上以将一转印膜夹合于该第一模具上，该第一压框于对应该塑料浇口处具有一隔离部，该隔离部具有一突出开口，该隔离部设置于该塑料浇口，且该突出开口连接该塑料通道。
9.如权利要求8所述的制造治具，另包含一第二压框，用来结合于该第二模具上以将一转印膜夹合于该第二模具上。
10.一种导光板，包含有：
导光板本体，具有第一面以及第二面；以及
扩散棱镜层，内含有散射粒子，该扩散棱镜层具有一粘着层，且该粘着层以模内转印的方式固定于该第一面上，该扩散棱镜层相对该粘着层的一表面上具有微结构。
11.如权利要求10所述的导光板，另包含一反射层，以模内转印的方式固定于该导光板本体的该第二面上。
12.如权利要求10所述的导光板，其中该扩散棱镜层的该表面上的微结构为立体的等腰直角三角柱。
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