CN112230308A - 一种显示用玻璃导光板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示用玻璃导光板及其制作方法，包括玻璃板、玻璃板上印制的通过光学软件进行排布设计的多个导光点，其特征在于：所述的导光点为一层结构，即由下转换发光材料和改变光线反射角度的导光材料形成的混合物导光层，其中下转换材料用于将白光中的蓝绿光转换为红色光。本发明通过在导光点材料里加入下转换发光材料，当光到达导光点时能激发出红光，弥补红光在玻璃传播过程中的吸收衰减，弥补红光的衰减，从而解决了玻璃导光板的色偏问题。通过本发明，能有效降低显示用玻璃导光板对玻璃含铁量的要求，解决了实际生产中当前只有含铁量小于20ppm的玻璃才能用作导光板的难题，极大降低了显示用玻璃导光板的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及导光板生产技术领域，尤其涉及一种显示用玻璃导光板及其制作方法。
背景技术
目前，在液晶显示器中，需要有背光源为液晶显示器提供光源，显示用导光板主要用于将光源发出的点光源或线光源转换成面光源，从导光板的一个表面将光线引出，使液晶显示器显示画面。
传统的显示用导光板的材质有聚甲基丙烯酸甲酯( PMMA )、聚碳酸酯( PC )等，但由于其耐热性差、膨胀系数高而在户外、高温等特殊场合严重制约着液晶显示器的使用寿命，为此近期推出一种玻璃板制作的导光板，相比传统材质的导光板而言耐热性好、膨胀系数低、强度高，在大尺寸的电视产品上可使模组变的更薄。
玻璃生产中所使用的矿物原料（石英砂、长石、白云石、石灰石等），通常占配合料总重量的80%左右。由于形成原因不同，这些矿物原料中都含有一些铁类等矿物杂质，一方面这些杂质以及通过其它途经带入玻璃中的铁杂质(如玻璃生产中加入一定比例碎玻璃时带入的一些铁杂质和耐火材料受玻璃液侵蚀后落入玻璃中的铁杂质)会使玻璃液受到污染。
玻璃中铁的总含量通常以Fe2O3表示。铁在玻璃中主要以三价（Fe3+）和二价（Fe2+）的形式存在。Fe3+在玻璃中有两种配位形式，即六配位和四配位。Fe2+则只有六配位（磷酸盐玻璃除外）。这两种价态都在可见光区使玻璃着色，其颜色取决于两种价态在玻璃中的比例。Fe2 + 和 Fe3 + 均强烈地吸收紫外线 ,前者吸收带在 200nm ,后者在 225nm ,后者的吸收系数比前者大得多。Fe2 +在1050nm 和 2100nm 处各有一个吸收带 ,强烈地吸收红外线。Fe2 + 和 Fe3 + 的可见光吸收曲线见下图。从图中可以看到，Fe2+和Fe 3+在光线波长为400 ～ 700nm 的范围内存在吸收，对于红绿蓝三基色而言，Fe2 +对630的红光的吸收系数（11cm -1Mol-1） 远大于 Fe3 +对450nm的蓝光的吸收系数（0.96cm -1Mol-1）。因此玻璃中铁离子的存在导致其作为导光板使用时，光线中的R（红光）G（绿光）B（蓝光）通过玻璃一定光程后，吸收不一致，尤其是Fe2+对红光的吸收尤为严重，是导致玻璃导光板色偏的主要原因。为避免整个导光板导出的光线的色偏缺陷，实际上用作导光板的玻璃板要求玻璃中的铁含量小于20ppm（Fe3+ 和 Fe2+的总和，以Fe2O3计）。在大批量玻璃生产过程中，铁含量小于20ppm的平板玻璃的生产成本太高，这严重制约了玻璃板在显示用导光板上的应用，成为了影响显示玻璃导光板推广的最大障碍。
发明内容
本发明的目的是提供一种显示用玻璃导光板及其制作方法，能够解决了玻璃导光板的色偏问题，且有效降低显示用玻璃导光板对玻璃含铁量的要求，降低生产成本。
本发明采用的技术方案为：
一种显示用玻璃导光板，包括玻璃板、玻璃板上印制的通过光学软件进行排布设计的多个导光点，所述的导光点为一层结构，即由下转换发光材料和改变光线反射角度的导光材料形成的混合物导光层，其中下转换材料用于将白光中的蓝绿光转换为红色光。
所述玻璃板的厚度为0.2毫米至5毫米。
所述玻璃板的玻璃成分中铁含量（质量比）为20-1000ppm。
所述导光点中下转换发光材料和导光材料的混合方式为一层结构，即下转换发光材料和导光材料按不同比例混合固化在玻璃板表面。
导光层中下转换发光材料和导光材料的混合比依据光的传播光程和玻璃的含铁量确定。
下转换发光材料为含有Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Cd、Te元素的化合物中的一种或几种。
一种显示用玻璃导光板的制作方法，包括如下步骤：
首先，对玻璃板进行开料处理；
然后，对开料后的玻璃板进行CNC精雕；
再然后，对精雕后的额玻璃板进行导光点印刷，所述的导光点印刷采用油墨打印方式进行，具体为：将含有不同比例的下转换发光材料的油墨和含有导光材料的油墨分别放置在各自容器中，使用各自的喷头输送打印到玻璃板中；
最后，对导光点固化。
本发明通过在导光点材料里加入下转换发光材料，当光到达导光点时能激发出红光，弥补红光在玻璃传播过程中的吸收衰减，弥补红光的衰减，从而解决了玻璃导光板的色偏问题。通过本发明，能有效降低显示用玻璃导光板对玻璃含铁量的要求，解决了实际生产中当前只有含铁量小于20ppm的玻璃才能用作导光板的难题，极大降低了显示用玻璃导光板的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
发光是物体内部以某种方式吸收能量后转化为光辐射的过程。光辐射按其能量的转化过程可以分为平衡辐射和非平衡辐射，发光是指光辐射中的非平衡辐射部分。非平衡辐射是在某种外界能量激发下，物体偏离原来的平衡状态，如果物体在向平衡状态回复的过程中，其多余的能量将以光辐射的方式进行发射，则成为发光。
大部分的光致发光材料遵循斯托克斯定律，即发射光的光谱能量低于激发光的光谱能量，也就是说发射光谱中最大强度所对应的波长相对于激发光谱中最大强度所对应的波长而言向长波长方向移动，这样的发光现象称为下转换发光，这样的发光材料称为下转换发光材料。
如果把下转换发光材料应用到显示用导光板上，通过下转光材料将白光中的一部分蓝、绿光转换成为红光，就可以弥补白光在玻璃中传播过程中Fe2+对红光的吸收，使R（红）G（绿）B（蓝）在相同光程差的传播中衰减一致，从而消除导光板的色偏问题。
如图1和2所示，本发明包括玻璃板，所述玻璃板的玻璃成分中铁含量（质量比）为20-1000ppm，玻璃板中铁含量如果超过1000ppm，玻璃会变为半透明，不适用于光学玻璃，低于20ppm，可以直接用于导光板，不需进行光转换，所以针对上述范围段含量的玻璃板在进行显示时才存在上述问题，进而通过在所述的玻璃板上附着设置有多个导光点，（由于导光点的设计在显示行业应用很久了，技术也比较成熟了，所以在此不再详述如何进行导光点的设置），所述的导光点由下转换发光材料和导光材料的混合物组成，用于将白光中的蓝绿光转换为红色光。本发明通过在导光点中掺入下转换材料来弥补红光的损失，下转换材料就是用高能级的光激发就会产生红光的材料，此为成熟的现有技术，其次掺入的比例是要根据光的损失来确定，不同的玻璃（厚度、含铁量）需要进行不同的实验研究和设计，具体的不同的比例是根据白光在导光板中传播红光的损失确定，光程越长，含铁量越高，红光损失也就越多，需要的下转换材料掺比也就越大。本申请发明点在于此应用的方法，具体的比例可以通过实验得到。主要应用在含铁量大于等于20ppm的玻璃上。下述步骤搭配进行解决。
所述玻璃板的厚度为0.2毫米至5毫米。目前最厚的亚克力导光板5mm，常用的玻璃导光板厚度在2mm，并有像薄方向发展的趋势，所以本申请使用上述厚度范围内的玻璃板作为显示用的优化。
导光点中下转换发光材料和导光材料的混合方式可以根据实际的需要进行不同比例的调配，导光点中下转换发光材料和导光材料的混合方式为一层结构，即下转换发光材料和导光材料按不同比例混合附着在玻璃板表面。同时不同配比的油墨要放到不同的墨盒中，不能混放，如5%，10%，15%的墨盒，这个是根据光程的长短决定的，不同的墨盒在打印时要单独控制，如离光源较近时，可采用5%的墨盒，离光源远时，用15%的墨盒，混放了，如5%和10%的放在了一起，那比例变化与实际的需求不符，达不到设计的效果。
下转换发光材料为含有Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Cd、Te中任意一个元素的化合物中的一种化合物或几种化合物。即含任意一种元素的化合物一种或多种；含1种以上元素的化合物的一种或多种都可以。
一种显示用玻璃导光板的制作方法，包括如下步骤：首先对玻璃板进行开料；然后对开料后的玻璃板进行CNC精雕；紧接着对精雕后的玻璃板进行导光点印刷，最后对导光点进行固化处理；所述的导光点印刷采用油墨打印方式进行：具体为，将含有不同比例下转换发光材料的油墨和含有导光材料的油墨分别放置在各自容器中，使用各自的喷头输送打印到玻璃板中。
以下以具体实际的例子进行说明，实施例1，玻璃板1采用含铁量70ppm（质量分数），厚度1.5mm的玻璃，导光点为下转换材料Ca2Si5N8:Eu3+和导光材料按不同比例混合而成的混合物，根据距离入光面距离的远近，配制不同比例的导光点油墨，并通过专业光学软件，软件名称是Gtools，进行导光点2的设计和分布，将配制好的含有不同比例下转换发光材料Ca2Si5N8:Eu3+的油墨和含有导光材料的油墨混合后分别装在不同的墨盒中，采用喷墨打印方式在玻璃表面打印一层结构的导光点，然后进行油墨点固化。通过此方法，导光板的色偏为ΔE为0.2，此值为允许的范围内。
实施例2：
玻璃板1采用含铁量500ppm（质量分数），厚度3mm的玻璃，导光点为下转换材料Tb3Al5O12:Ce3+和导光材料按不同比例混合而成的混合物，根据距离入光面距离的远近，配制不同比例的导光点油墨，并通过专业光学软件进行导光点2的设计和分布，将配制好的含有不同比例下转换发光材料Tb3Al5O12:Ce3+的油墨和含有导光材料的油墨混合后分别装在不同的墨盒中， 采用喷墨打印方式在玻璃表面打印一层结构的导光点，然后进行油墨点固化。通过此方法，导光板的色偏ΔE为0.23，可以控制到允许的范围内。
一种显示用玻璃导光板，包括玻璃板和导光点，通过专业光学软件进行导光点的设计和分布，在玻璃板的一表面进行导光点的印刷，导光点为下转换材料和导光材料的混合物，能有效的弥补红光在玻璃中传播过程中的吸收衰减，从而解决导光板的色偏问题。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“ 中心”，“ 横向”、“ 纵向”、“ 长度”、“ 宽度”、“ 厚度”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”、“ 顺时针”、“ 逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“ 第一”、“ 第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“ 包括”和“ 具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行较详细的说明，但本发明不限于这里所述的特定实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等有效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种显示用玻璃导光板，包括玻璃板、玻璃板上印制的通过光学软件进行排布设计的多个导光点，其特征在于：所述的导光点为一层结构，即由下转换发光材料和改变光线反射角度的导光材料形成的混合物导光层，其中下转换材料用于将白光中的蓝绿光转换为红色光。
2.根据权利要求1所述显示用玻璃导光板，其特征在于：所述玻璃板的厚度为0.2毫米至5毫米。
3.根据权利要求1所述显示用玻璃导光板，其特征在于：所述玻璃板的玻璃成分中铁含量质量比为20-1000ppm。
4.根据权利要求1所述显示用玻璃导光板，其特征在于：所述导光点中下转换发光材料和导光材料的混合方式为一层结构，即下转换发光材料和导光材料按不同比例混合固化在玻璃板表面。
5.根据权利要求1所述显示用玻璃导光板，其特征在于：导光层中下转换发光材料和导光材料的混合比依据光的传播光程和玻璃的含铁量确定。
6.根据权利要求5所述显示用玻璃导光板，其特征在于：下转换发光材料为含有Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、Cd、Te元素的化合物中的一种或几种。
7.一种显示用玻璃导光板的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
首先，对玻璃板进行开料处理；
然后，对开料后的玻璃板进行CNC精雕；
再然后，对精雕后的额玻璃板进行导光点印刷，所述的导光点印刷采用油墨打印方式进行，具体为：将含有不同比例的下转换发光材料的油墨和含有导光材料的油墨分别放置在各自容器中，使用各自的喷头输送打印到玻璃板中；
最后，对导光点固化。
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