CN1061441C - 光导板及其制法和用途 - Google Patents

Abstract

一种光导板，它至少由三层材料组成，中间导光层为聚苯乙烯，上、下两层光反射层为聚甲基丙烯酸甲酯或铝膜。在光反射层外表面可以再涂覆遮光层，构成三层以上的光导板。遮光层可以是树脂涂料或树脂膜。该光导板可以用来制作标牌，广告牌和仪表面板。

Description

光导板及其制法和用途

技术领域

本发明涉及一种光导板及其应用，特别涉及一种光导制品及其制法。

背景技术

本世纪五十年代报导了光导纤维，六十年代光导纤维进入了实用阶段。光导纤维是由高折射率的导光层，表面涂覆以低折射率的光反射层所组成。当光从纤维一端射入后，在导光层与光反射层之界面上发生多次全反射，然后从另一端输出。由于光导纤维具有优良的光传输特性，并且能在弯曲状态下传光，现已被广泛应用于信息传送领域。

多年来，人们一直致力于将光导纤维应用到其它领域的研究，但由于光导纤维结构上的局限性，始终未能如愿以偿。

本发明的一个目的是提供一种光导板，具有良好的光传输特性和多方向性的光传输。

本发明的另一个目的是提供一种新型的光导制品，将来自光源的光实行多方向性的输送，并在预定的部位释放，产生所需的显示。

本发明的其它目的将在本发明的描述中体现。

发明概要

一种光导板，包括导光层和光反射层，该光反射层附着在该导光层的上下两表面。

根据本发明，一种光导制品，包括导光层和光反射层，该光反射层附着在该导光层上下两表面，该两层光反射层中至少一层具有一定的图案使得该导光层的一部分被该光反射层覆盖。

附图简述

图1为本发明的一种光导板的结构示意图，图中的光导板为五层结构。

发明详述

为了利用光导材料的光传输特性，扩大光导材料的应用领域，本发明人研制了具有多方向光传输特性的光导板。该光导板包括导光层和光反射层，其中该光反射层附着在该导光层相对的两表面上，形成三层结构的板。

用作导光层的光导材料为高折射率的透明材料，常用的有透明的聚苯乙烯和有机玻璃，优选聚苯乙烯。用作光反射层的光反射材料为与用作导光层的光导材料相匹配的低折射率透明高聚物材料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)，或能产生全反射的金属薄膜，例如，金属铝、钛金或铬等等。这样，光可以在导光层和光反射层的界面上产生全反射，使得光传输的损耗很小。

本发明的光导板可以包括遮光层。该遮光层附着在该光反射层上。可以附着在一层光反射层上，也可以附着在导光层两面的两层光反射层上。优选在两层光反射层上均附着遮光层，形成五层结构的光导板。用作遮光层的材料可以是各种树脂涂料。各种树脂涂料可以单一应用也可以混合使用。也可以采用不透光的树脂膜为该遮光层的材料，例如，常用的有不透光的ABS树脂膜，ABS树脂／PC树脂(聚碳酸酯树脂)合金膜，或PVC(聚氯乙烯)树脂膜。附着在光导板两表面上的遮光层，可以采用相同材料，也可以采用不同材料。该遮光层不仅可以遮光，还可以保护光反射层。附着一面光反射层上的遮光层，也可以是两层或多层，根据需要选用。

根据本发明，该光导板的尺寸和形状可以根据需要任意选择。通常，在该光导板中，导光层(芯层)的厚度为约3-15mm，光反射层的厚度约为0．03-0．25mm。两光反射层的厚度可以相同，也可以不相同。遮光层的厚度约为0．1-0．25mm。光导板两表面上的遮光层的厚度可以相同，也可以不相同。

在该光导板中，该导光层的侧向端面上，没有附着光反射材料，或至少有一侧向端面或该端面的一部分上，没有附着光反射材料。当向光导板的侧向端面提供光源时，光将在导光层中作多方向性的传输，由于光在导光层和光反射层的界面上实现全反射，因而光在光导板中可以以低损耗传输。

根据本发明，可以制备复合光导板，例如将两块或多块三层结构的光导板层压在一起，也可以在层压在一起的两光反射层之间，加入一层或多层遮光层，以适于不同的应用场合。同样，复合光导板中最外层的两表面上，亦可以附着遮光层，以适合应用。

本发明的光导板有以几种制法：

1、涂敷法：

将光导材料的板材用与该光导材料匹配的光反射材料涂覆，可制得本发明的光导板。例如，把聚苯乙烯板材平放，在板面上喷涂(或刷涂)聚甲基丙烯酸甲脂的乙醇-乙酸溶液，在55℃-65℃烘干，以同样方法在聚苯乙烯板材的另一面涂敷聚甲基丙烯酸甲酯。两面涂敷聚甲基丙烯酸甲酯的聚苯乙烯板即制成本发明的三层材料组成的光导板。若需要可在聚甲基丙烯酸甲酯层的外表面再喷涂(或刷涂)不透光的树脂涂料，即制成本发明的四层或五层材料组成的光导板。

乙醇-乙酸溶剂的配制：1份乙醇加2-4份乙酸(V／V)，摇匀，即配制成乙醇-乙酸溶剂。

聚甲基丙烯酸甲酯的乙醇-乙酸溶液的配制：

1公斤聚甲基丙烯酸甲酯模塑粉加6-15升上述的乙醇-乙酸溶剂；搅拌，直至完全溶解，即配制成聚甲基丙烯酸甲酯的乙醇-乙酸溶液。

2、镀膜法：

在光导材料的板材上镀上光反射材料如金属薄膜，可以制得本发明的光导板。例如，将聚苯乙烯板材放入真空镀膜机中，在聚苯乙烯板的两面镀上铝膜，即制得本发明的三层材料组成的光导板。若需要，可在金属铝膜的外表面再喷涂(或刷涂)不透光的树脂涂料，即制得本发明的四层或五层材料组成的光导板。

3、共挤塑复合法：

共挤塑复合法是利用能复合三层或三层以上板材如五层板材的共挤塑复合板材机，一次成型制成本发明的三层或三层以上材料组成的光导板。以五层材料组成的光导板为例，其中导光层为聚苯乙烯，两层光反射层为聚甲基丙烯酸甲酯，两层遮光保护层为ABS树脂，或ABS／PC树脂合金，或PVC树脂。将上述所需材料分别装入共挤塑复合板材机，通过共挤塑一次成型，制得本发明的五层材料组成的光导板。

本发明的光导板有广泛的用途，特别用作发光的标牌，广告牌，及仪表面板。其方法是只需用手工或雕刻机在光导板上雕刻出所需文字或图案。雕刻时，按所需文字或图案，刻去光导板上的光反射层和遮光层或光反射层，根据需要可以雕刻一面或两面，裁切成所需形状大小，如有特殊形状，可以在模具中热压成型，即成所需的标牌，广告牌或仪表面板。雕刻时可以刻入导光层，以刻去部分导光层，但刻入导光层的深度不要超过导光层总厚度的2／5，最好不超过1／5。在光导板的周边端面置有光源，光导板上的文字，图案就发射出醒目的光。若在刻去部分涂上荧光涂料，可以制成五彩缤纷的标牌，广告牌，或仪表面板。

本发明的光导板有优良的光传输特性，在传输过程中光的衰减微小，能在弯曲状态下传光，容易制造，重量轻，价格低等特点。

其制法可以手工制作，也可机器大规模生产，简单易行，制作成本低。

用本发明的光导板制作标牌，广告牌，或仪表面板具有光线集中，主题突出，光效高，省电，装饰性好，牌面耐用，结构简洁，重量轻，体积小等特点。双面的广告牌整个厚度仅3-5mm。

一种光导制品，包括导光层和附着在该导光层相对两表面上的光反射层，其中至少一表面上的光反射层是以一定图案附着在该导光层上，使得该导光层的该表面的一部分被覆盖。当向该导光层的侧向端面提供光源时，光在该导光层中作多方向性传输，并在该导光层未被该光反射层覆盖的地方泄出。由于该未被覆盖部分呈一定图案，因而光亦以一定图案泄出，从而达到显示该图案的目的。

在该光导制品的光反射层上，可以附着遮光层，当该光反射层呈一定图案时，则所附着的该遮光层亦应呈相应的图案。

一种光导制品，包括本发明的光导板，其中该光导板的至少一表面上，按一定图案雕刻去部分光反射层或雕刻去部分遮光层和部分光反射层，使得导光层以该图案显现出来。如果需要，可以按该图案刻人导光层或刻去部分导光层，但刻入导光层的深度不超过导光层的2／5，最好不超过1／5。

一种显示装置，包括光源和光导板，其中，该光源从该光导板的至少一个侧向端面向光导板提供光，该光导板包括导光层和光反射层，该光反射层附着在该导光层相对的两表面上。在该两表面的光反射层中，至少有一面的光反射层是部分覆盖该导光层，使得该导光层的该表面以一定图案显露。当来自光源的光从该光导板的侧向端面输入时，光经传输从未被该光反射层覆盖的导光层表面泄出，显示该图案。

同样，在光反射层上可以附着遮光层，当光反射层呈一定图案时，则该遮光层亦应呈相同图案，当来自光源的光经导光层传输后，可以以该图案泄出。

一种显示装置，包括光源和本发明的光导板，其中，该光源从该光导板的至少一个侧向端面向光导板提供光，该光导板的至少一表面上，按一定图案雕刻去部分光反射层或雕刻去部分遮光层和部分光反射层，使得导光层以该图案显现出来。如果需要，可以按该图案刻入导光层或刻去部分导光层，但刻入导光层的深度不超过导光层的2／5，最好不超过1／5。当向导光层输入光源的光时，光从该图案中释放，使该图案在夜间或黑暗处亦清晰可见。

实施例1、涂敷法制取本发明的光导板。

取5mm厚聚苯乙烯板；裁成600mm×400mm矩形，平放在架子上，在板面上喷涂聚甲基丙烯酸甲酯乙醇-乙酸溶液，在55℃-65℃下烘干，然后翻面，在聚苯乙烯板另一面上如上述方法喷涂聚甲基丙烯酸甲酯乙醇-乙酸溶液。烘干，即制成本发明的三层材料组成的光导板。聚甲基丙烯酸甲酯乙醇-乙酸溶液按以下配比配制：聚甲基丙烯酸甲酯模塑粉1Kg加9升乙醇-乙酸溶液；乙醇-乙酸溶液的配制为3份乙醇加7份乙酸(V／V)搅匀。

实施例2、镀膜法制取本发明的光导板

取10mm厚的聚苯乙烯板，裁成600×400mm矩形，放入真空镀铝机中镀金属铝，镀两个面。铝膜厚0．03mm。即制成本发明的三层材料组成的导光板。为了保护铝膜不被磨损或刮伤，在铝膜两外表面再刷涂树脂漆作为遮光保护层，即制成本发明的五层材料组成的光导板。

实施例3、共挤塑复合法制取本发明的光导板

本法是通过挤塑复合一次成型制成本发明的五层材料组成的光导板。本法需一台能复合五层板材的共挤塑复合板材机。参看图1。

本法是在共挤塑复合板材机的1号料斗中装入聚苯乙烯粒料，经1号挤出机把熔融(软化〕的聚苯乙烯挤入机头，通过机头导光层狭缝成型，形成光导层(1)。

在2号、3号料斗中装入聚甲基丙烯酸甲酯粒料，经2号、3号挤出机把熔融(软化)的聚甲基丙烯酸甲酯挤入机头，通过机头两条光反射层狭缝成型复合在导光层(1)的两个面上，形成两层光反射层(2，3)。

在4、5号料斗中装入不透光ABS树脂粒料(或ABS／PC树脂，PVC树脂)，经4、5号挤出机把熔融(软化)的ABS树脂挤入机头，通过丙条吸光保护材料狭缝成型复合在反射层(2，3)的两个外表面上，形成遮光保护层(4，5)。

1，2，3，4，5号挤出机是同时工作的，把三种不同的原料共同挤入机头，通过各自不同的通道从机头挤出成型复合，进入三辊压光机压光复合，冷却，牵引，切边，裁成板材，即制得本发明的五层材料组层的光导板。

不用4，5号料斗和4，5号挤出机，即制得本发明的三层材料组成的光导板。

实施例4、用本发明的光导板制作光导标牌或广告牌。

1、取本发明的三层材料组成的涂敷法制作的光导板，导光层厚5mm，裁成600mm×400mm矩形。在两面贴上“即时贴”作为遮光层用雕刻机雕刻除“即时贴”和反射层，显示所需文字和图案，雕刻深度深入导光层，但不超过0．5mm。在光导板两周边端面加上光源，外加光源护罩。即制成光导标牌或广告牌。该标牌只需两边共配置15W日光灯两支。所雕刻的文字和图案就非常明亮，醒目。该标牌结构简洁，重量轻，成本低。

2、取本发明的五层材料组成的涂敷法制作的光导板，导光层厚10mm，裁成600mm×400mm矩形，用雕刻机雕刻除去遮光保护层树脂漆及反射层聚甲基丙烯酸甲酯，并深入导光层不多于0．5mm。在导光板两周边加15W目光灯，所雕刻的文字图案非常明亮，醒目。若在雕刻部分涂以不同色彩的荧光涂料，光导板标牌色彩缤纷，十分美观。该光导标牌制作简单，成本低，结构简洁，重量轻，省电，明显优于灯箱。

3，取本发明的镀膜法制作的五层材料组成的光导板，如上例制作光导广告牌，取得同样效果。

实施例5、用发明共挤塑复合法制作的光导板制作汽车驾驶室仪表面板。

取导光层为3mm厚的，遮光保护层为ABS树脂的光导板，裁成所需形状，用电脑雕刻机雕刻出所需文字和图案，雕刻深度至导光层。然后放在模具中热压成所需的特殊形状的仪表面板，在雕刻部分填涂上彩色的荧光涂料，即制成导光仪表面板。在面板周边端面，配以小光源，面板即清楚显示，该汽车仪表面板结构紧凑，简单，耗电小，制作方便成本低，美观经久耐用。

Claims (11)

1、一种光导板，包括导光层和涂敷在该导光层相对两表面上的光反射层，该光反射层与该导光层相匹配，当光从该导光层的侧向端面输入时，光在该导光层与该反射层的界面上产生全反射，使得光在该导光层中进行多方向性低损耗传输，其中该导光层为高折射率透明材料，该反射层为低折射率透明高聚物。

2、权利要求1的光导板，其中该导光层为透明的聚苯乙烯材料，该光反射层是低折射率透明高聚物。

3、权利要求2的光导板，其中，该光反射层为聚甲基丙烯酸甲脂膜。

4、权利要求1-3任一项的光导板，还包括至少一层遮光层，该遮光层附着在至少一层光反射层的外表面。

5、权利要求4的光导板，其中该遮光层选自不透光的ABS树脂膜、不透光的ABS树脂／PC树脂合金膜或不透光的PVC树脂膜。

6、权利要求1-5的光导板在制作标牌、广告牌或仪表面板中的应用。

7、权利要求1的光导板的制备方法，其包括下列步骤：

在具有三层复合模头的共挤出机中，共挤出高折射率的透明材料和低折射率的聚合物生成三层片，其中中间层为高折射率的透明材料，两外层为低折射率的透明聚合物；和

将所述的三层片导入三辊压延机从而得到包括光导层和两反射层的光导板，其中光导层为高折射率的透明材料，反射层为低折射率的透明聚合物。

8、权利要求7的方法，其中高折射率的透明材料为透明聚苯乙烯，低折射率的透明聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯膜。

9、权利要求7或8的方法，还包括将遮光层用喷涂或刷涂的方式附着在光反射层的外表面上。

10、权利要求9的方法，其中遮光层选自不透光的ABS树脂层、不透光的ABS树脂／PC树脂合金膜或不透光的PVC树脂膜。

11、一种光导制品，包括其上已雕出预定图案的权利要求1-5任一项的光导板。