CN105372747A - 一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的ps导光板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其包括一透光板，所述透光板包括一出光面和底面，透光板由PS塑料制成，其中出光面设置有棱镜结构，棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的突起，两相邻的突起间形成有V型沟槽，V型沟槽的深度和跨度分别按照透光板的不同厚度设置在10～125μm和95～395μm；底面设置有球形凸起阵列，球形凸起阵列为M行N列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距在1.265～1.320mm，同时每个球形凸起底面直径在0.890～0.925mm，凸起高度在0.415～0.460mm。本发明的导光板采用PS制成，且在出光面和底面均设置有不同的微结构，显著提高了导光板的性能。

Description

一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板
技术领域
本发明涉及一种光学膜片，尤其涉及一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板。
背景技术
目前，液晶显示装置由于具有机身薄的突出优势已经在很多电子产品中得到应用，如液晶电视、台式显示屏或是笔记本电脑中。
通常，液晶显示装置包括有液晶显示面板和背光模组。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。由于液晶显示面板本身是不发光的，因此需要借助背光模组提供的光源来正常提供显示影像。背光模组依照光源光源入射位置的不同可以分为直下式背光模组和侧入式背光模组。故名思议：直下式背光模组的发光光源是直接位于液晶显示面板后方，直接形成面光源提供给液晶面板；侧入式背光模组则是将灯条设置在液晶显示面板侧后方的背板边缘处，使光从背光模组的侧部进入形成面光源提供给液晶显示面板。背光模组通常包括光源、反射板、导光板和其他光学模组等，对于侧入式的背光模组而言，光源是从导光板侧部进入，然后经导光板对光线传输方向的引导进而形成面光源，所以为了保证其能够为液晶显示面板提供发光均匀且亮度足够的面光源，其中的导光板则成为了至关重要的部件。
导光板，用于引导光线传输方向，即将导光板的入光侧进入的点光源或线光源经过导光板的散射及反射后由导光板的出光面射出进而成为面光源。进而言之，该面光源是否具有足够的亮度以及是否发光均匀则完全取决于导光板的结构设计。
传统的导光板设计中，尤其是在平板形的导光板中：①有一面设置U形沟槽一面印刷导光油墨网点的设计，让U形槽所在的面为出光面，让导光油墨网点所在的面为底面，使之破坏光的全反射从而使光线能大量从出光面射出；②有一面设置V形槽一面印刷导光油墨网点的设计，让V形槽所在的面为出光面，让导光油墨网点所在的面为底面，使之破坏光的全反射从而使光线能大量从出光面射出。通过U形槽和油墨网点的配合，或V形槽和油墨网点的配合对光线的传输方向进行引导，进而在导光板的出光面发出亮度足够、且分布均匀的光。
上述设计中，由于V形槽本身具有一尖部，虽然加工起来不好管控，但是相比于U形槽而言V形槽更易引导光线的传输，所以应用也比较广泛。但不管是U形槽设计还是V形槽设计：首先，它们都需要在底面印刷导光油墨网点来满足导光板的亮度足够和发光均匀的特点。而导光板的油墨印刷在生产过程中本身是不易管控的，再加上还要与设计的U形槽或是V形槽相配合来完成对光线的引导，因此它的生产工序要求严苛，且复杂。同时从另一个层面来说，由于印刷工艺本身比较复杂，所以需要投入的设备很多(比如印刷机器、红外烘干炉等)，投入成本偏高，而印刷过程中大量使用油墨材料还容易产生废气，造成污染。
同时，传统也有一种导光板是这样设计的：③一面设置U形槽一面平滑，并添加有大量导光粒子，让U形槽所在的面为出光面；④一面设置V形槽一面平滑，并添加有少量导光粒子，让V形槽所在的面为出光面。通过U形槽和导光粒子的配合、或V形槽和导光粒子的配合来对光线的传输方向进行引导，进而使保证导光板的出光效率和均匀性。上述这两种导光板设计就不需要印刷油墨网点，解决了印刷工艺不易管控、设备投入过高、易造成污染的问题。然而，这两种导光板设计中添加的导光粒子成分配制工序复杂难控，研发成本高，而且使用成本也高。虽然市场上有一些成分简单普通的导光粒子，但是其使导光板能达到的效果并不理想。
发明内容
本发明的目的是基于以上导光板所存在的缺陷提供一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，该导光板既不用采用印刷工艺进行导光油墨网点的印刷，也不用添加额外的导光粒子，便获得了与前两者相同甚至更优良的导光效果，亮度高、发光更加均匀。
本发明的目的是采用以下技术方案实现的：
一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其包括一透光板，所述透光板包括一出光面和一与出光面相对的底面，所述透光板由PS塑料制成，其中
所述出光面设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的突起，两相邻的突起间形成有V型沟槽，所述V型沟槽的深度和跨度分别按照透光板的不同厚度设置在10～125μm和95～395μm；
所述底面设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为M行N列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距在1.265～1.320mm，同时每个球形凸起的底面直径在0.890～0.925mm，凸起高度在0.415～0.460mm。
优选的是，所述突起的R角值为203～227°。
优选的是，所述突起截面呈半圆形。
优选的是，所述球形凸起的形状为半球形或是部分球形。
优选的是，所述球形凸起的材料为PS塑料，且与透光板一体成型。
优选的是，所述透光板的厚度在0.5～3.0mm。
优选的是，当所述透光板厚度为0.5mm时，所述V型沟槽的深度在10～12μm，跨度在95～105μm。
优选的是，当所述透光板厚度为1.0mm时，所述V型沟槽的深度在14～17μm，跨度在95～105μm。
优选的是，当所述透光板厚度为2.0mm时，所述V型沟槽的深度在65～75μm，跨度在205～220μm。
优选的是，当所述透光板厚度为3.0mm时，所述V型沟槽的深度在105～125μm，跨度在375～395μm。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：
本发明所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板通过在透光板的出光面设置独特的V型沟槽，在透光板的底面设置布局排列独特的球形凸起阵列，并通过严格控制二者与PS塑料(聚苯乙烯)相结合的参数数据，使得导光板不需要再印刷，也不需要添加导光粒子，便达到了更加优良的技术效果，该技术效果体现在导光板所获得的更高的出光效率(即高亮度，达到5.3Kcd/m2)和发光更均匀(即高均匀度，达到86％)的特性。同时，将导光板采用具有良好透明性的PS塑料制成，使导光板集PS塑料的优势于一身，从而更进一步的保证了导光板的使用性能。
附图说明
图1为本发明所述PS导光板的底面示意图；
图2为图1中的I处放大示意图；
图3为图1中球形凸起阵列右上角局部结构示意图；
图4为本发明所述PS导光板的截面示意图；
图5为本发明所述PS导光板与光源的配合示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
如图1-4所示，本发明提供一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其包括一透光板100，所述透光板包括一出光面110和一与出光面相对的底面120，所述透光板由PS塑料制成，其中
所述出光面110设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的突起111，两相邻的突起间形成有V型沟槽112，所述V型沟槽的深度a和跨度b分别按照透光板的不同厚度设置在10～125μm和95～395μm；所述底面120设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为M行N列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距L在1.265～1.320mm，同时每个球形凸起的底面直径d在0.890～0.925mm，凸起高度h在0.415～0.460mm。
上述方案中，结合图5，所述透光板还包括至少一个入光面130(图4中有两个入光面)，用以接收光源200所发出的光。这里的光源200可以是LED灯条，也可以是其他灯管。光源200分别与导光板的两入光面130相邻设置。当光源200所发出的光从入光面130进入导光板100后，在导光板内遇到上述V型沟槽112时，光线便会发生反射与散射，并向各个不同方向进行传输，最终由导光板的出光面110射出。而为了使光线尽可能从出光面110均匀射出，从而提高导光板的出光效率(即亮度)，本发明在导光板的底面120设置球形凸起阵列，球形凸起具有弧形曲面，所以当光线欲从导光板的底面射出时会被这些球形凸起进行折射或者反射阻挡，使之从与底面120相对的出光面110射出。
再加上由于导光板不仅仅是要保证足够的亮度即出光效率，还要使发出的光要均匀，不会出现局部亮、局部暗的情况，从而影响了用户使用，本发明还对V型沟槽112的深度a和跨度b、以及对球形凸起121阵列的排布【包括中心间距L、凸起高度h和凸起底面直径d三个关键因素】进行了深入研究，使得生产的导光板不仅仅具有足够的亮度，高出了规定标准以上的几个等级，而且还使发光更加均匀。这些因素决定着整个导光板的出光效率高低和发光均匀性。
同时，所述导光板导光效果的好与坏还有一个关键因素则是材质。本发明采用了优先采用了PS塑料(聚苯乙烯)，PS塑料由于具有优良的透光性，所以在光学工业中得到了广泛应用。本发明结合PS塑料的特性，研发了上述结构的不同参数设计【V型沟槽112的深度a和跨度b、及球形凸起121阵列的排布(包括中心间距L、凸起高度h和凸起底面直径d三个关键因素)】，使得导光板具有突出的发光亮度和发光均匀度。为了进一步说明本发明所述导光板采用PS塑料所具有的一些特性，表1中列出了PS塑料的物性表：
表1
由上表1可明显看到，PS材质具有较高的透过率，所以对于导光板的制作是非常适合的。
作为本发明更进一步的技术方案是，所述突起111的R角值β为203～227°。该R角值大小决定了两相邻V型沟槽的间距大小，而V型沟槽是对光线进行传输方向引导的主要结构，因此该R角值β也是导光板导光效果的其中一个关键因素。更优选的是，所述突起111截面呈半圆形。
在本发明的其中一种优选实施例中，所述球形凸起的形状为半球形或是部分球形(即截面弧度等于或小于180°)。优选的是，所述球形凸起的材料为PS塑料，且与透光板一体成型。上述提到，球形凸起的弧形曲面可以对来自入光面130的光进行折射或反射，使光能够从出光面射出。
上述方案中提到，所述V型沟槽的深度和跨度分别按照透光板的不同厚度设置在10～125μm和95～395μm。接下来，本发明做更进一步的划分，并给出一些具体实施方式：
其中，所述透光板的厚度在0.5～3.0mm。而不同的透光板厚度，其上的V型沟槽深度与跨度是有差异的，以下给出其中几种板材厚度所需的V型沟槽深度范围和跨度范围：
当所述透光板厚度为0.5mm时，所述V型沟槽的深度在10～12μm，跨度在95～105μm。
当所述透光板厚度为1.0mm时，所述V型沟槽的深度在14～17μm，跨度在95～105μm。
当所述透光板厚度为2.0mm时，所述V型沟槽的深度在65～75μm，跨度在205～220μm。
当所述透光板厚度为3.0mm时，所述V型沟槽的深度在105～125μm，跨度在375～395μm。
实施例1
参照图1-4的示意图，本发明提供一种厚度为0.5mm、材质为PS塑料的具有单面微结构和出光微棱镜结构的导光板A，其包括一块透光板100，该透光板的出光面110设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的R角值β在207°的突起111，两相邻突起间形成有深度a为10.5μm，跨度b为97μm的V型沟槽112；该透光板的底面设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为若干行若干列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距L在1.27mm，每个球形凸起的底面直径d在0.894mm，凸起高度h在0.420mm。详细参见下表2：
表2
上述设计的导光板A，当从侧面放置光源时，发光均匀度达到84％，无颜色差异，出光效率即亮度可达到5.0Kcd/m2，远远超出了导光板的行业标准。而且不需要印刷导电油墨网点，也不需要添加导光粒子，便取得了与二者相同甚至更优良的效果，同时还大大节约了生产成本。
实施例2
参照图1-4的示意图，本发明提供一种厚度为1.0mm、材质为PS塑料的具有单面微结构和出光微棱镜结构的导光板B，其包括一块透光板100，该透光板的出光面110设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的R角值β在210°的突起111，两相邻突起间形成有深度a为15μm，跨度b为99μm的V型沟槽112；该透光板的底面设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为若干行若干列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距L在1.278mm，每个球形凸起的底面直径d在0.898mm，凸起高度h在0.439mm。详细参见下表3：
表3
上述设计的导光板B，当从侧面放置光源时，发光均匀度达到85％，无颜色差异，出光效率即亮度可达到5.2Kcd/m2，远远超出了导光板的行业标准。而且不需要印刷导电油墨网点，也不需要添加导光粒子，便取得了与二者相同甚至更优良的效果，同时还大大节约了生产成本。
实施例3
参照图1-4的示意图，本发明提供一种厚度为2.0mm、材质为PS塑料的具有单面微结构和出光微棱镜结构的导光板C，其包括一块透光板100，该透光板的出光面110设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的R角值m在220°的突起111，两相邻突起间形成有深度a为70μm，跨度b为215μm的V型沟槽112；该透光板的底面设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为若干行若干列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距L在1.283mm，每个球形凸起的底面直径r在0.899mm，凸起高度h在0.431mm。详细参见下表4：
表4
上述设计的导光板C，当从侧面放置光源时，发光均匀度达到86％，无颜色差异，出光效率即亮度可达到5.3Kcd/m2，远远超出了导光板的行业标准。而且不需要印刷导电油墨网点，也不需要添加导光粒子，便取得了与二者相同甚至更优良的效果，同时还大大节约了生产成本。
实施例4
参照图1-4的示意图，本发明提供一种厚度为3.0mm、材质为PS塑料的具有单面微结构和出光微棱镜结构的导光板D，其包括一块透光板100，该透光板的出光面110设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的R角值β在222°的突起111，两相邻突起间形成有深度a为115μm，跨度b为385μm的V型沟槽112；该透光板的底面设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为若干行若干列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距L在1.32mm，每个球形凸起的底面直径d在0.925mm，凸起高度h在0.460mm。详细参见下表5：
表5
上述设计的导光板D，当从侧面放置光源时，发光均匀度达到84％，无颜色差异，出光效率即亮度可达到5.1Kcd/m2，远远超出了导光板的行业标准。而且不需要印刷导电油墨网点，也不需要添加导光粒子，便取得了与二者相同甚至更优良的效果，同时还大大节约了生产成本。
总体而言，本发明所述具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板通过在透光板的出光面设置独特的V型沟槽，在透光板的底面设置布局排列独特的球形凸起阵列，并通过严格控制二者的参数数据，使得导光板不需要再印刷，也不需要添加导光粒子，便可达到更加优良的技术效果，表现在发光均匀性和发光亮度。传统同为PS塑料的导光板采用印刷方式或导光粒子的添加方式，所能达到的发光亮度一般在4.2-4.5Kcd/m2，发光均匀度一般在78-80％，而本案发明人通过艰苦的创新和严格的测试，做出了发光亮度可高达5.3Kcd/m2，发光均匀度可高达86％的PS塑料导光板，使得导光板的发展又向前迈了一步。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其包括一透光板，所述透光板包括一出光面和一与出光面相对的底面，其特征在于，所述透光板由PS塑料制成，
其中，所述出光面设置有棱镜结构，所述棱镜结构具有若干平行设置的、截面呈弧形的突起，两相邻的突起间形成有V型沟槽，所述V型沟槽的深度和跨度分别按照透光板的不同厚度设置在10～125μm和95～395μm；
所述底面设置有球形凸起阵列，所述球形凸起阵列为M行N列，所有球形凸起大小一致并在底面上均匀分布，且相邻两行的各个球形凸起在行方向上交错设置，其中两相邻球形凸起之间的中心间距在1.265～1.320mm，同时每个球形凸起的底面直径在0.890～0.925mm，凸起高度在0.415～0.460mm。
2.如权利要求1所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，所述突起的R角值为203～227°。
3.如权利要求2所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，所述突起截面呈半圆形。
4.如权利要求3所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，所述球形凸起的形状为半球形或是部分球形。
5.如权利要求4所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，所述球形凸起的材料为PS塑料，且与透光板一体成型。
6.如权利要求1-5任一项所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，所述透光板的厚度在0.5～3.0mm。
7.如权利要求6所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，当所述透光板厚度为0.5mm时，所述V型沟槽的深度在10～12μm，跨度在95～105μm。
8.如权利要求6所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，当所述透光板厚度为1.0mm时，所述V型沟槽的深度在14～17μm，跨度在95～105μm。
9.如权利要求6所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，当所述透光板厚度为2.0mm时，所述V型沟槽的深度在65～75μm，跨度在205～220μm。
10.如权利要求6所述的具有单面微结构和出光微棱镜结构的PS导光板，其特征在于，当所述透光板厚度为3.0mm时，所述V型沟槽的深度在105～125μm，跨度在375～395μm。
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