專利名稱：導光板及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種導光板及其制備和應用。
背景技術：
背光模組是液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)等顯示設備的光源提供者，IXD本身不發光,而導光板(light guide plate, LGP)是背光模組的重要組成部分,其作用是將線光源轉換成面光源。現有導光板的原材主要有PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、MS(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂)和PS(聚苯こ烯)，其物理特性分別為PMMA密度約為I. 15g/ cm3，熔點為 160°C ；PC 約為 I. 22g/cm3，熔點為 220°C ；MS 約為 I. 12g/cm3，熔點為 160°C ；PS約為I. 05g/cm3，熔點為180°C。現有技術的側入式導光板的使用狀態可參考圖1，由若干發光二極管(Light Emitting Diode，LED)提供光源。LED由于受發光角度所限(一般LED發光角度為120°左右)，在相鄰兩顆LED2之間存在三角形暗區3，是光線無法直接到達的。如果暗區亮度太低，會發生Hotspot (熱點)現象,影響畫面品質。目前解決Hotspot方法均存在明顯不足。設計調整相鄰2顆LED的間距，使暗區減小，該方法可以有效解決Hotspot現象，但是LED間距減小，所用的LED顆數會増加，成本上升；通過導光板的Pattern設計來調整暗區的亮度,減弱Hotspot現象,該方法可以減弱，但是難度很大；在LED入光側的LGP上面制作微結構，該方法可以減弱Hotspot現象，但是不能完全消除；更換膜材，通過更換好的膜材來解決Hotspot現象，但是其成本會上升。

發明內容
為了解決現有側入式內部光源的導光板存在三角形暗區，并進而導致Hotspot現象等問題，本發明提供一種導光板及其制備和應用。本發明涉及一種導光板，包括低密度區域和高密度區域，所述高密度區域在所述導光板的入光側間隔存在，以若干獨立點光源為側光源時，所述高密度區域位于相鄰兩個獨立點光源之間相對應的區域，優選位于兩個相鄰的獨立點光源之間產生的三角形暗區。
該高密度區域的面積由如下關系式確定 .士 ( p-Lル—(90°-^)-S.C P-L )+S2-tan 士
其中，L為點光源長度，P為相鄰兩顆點光源之間的距離，S為點光源發光面到導光板入光面的距離，r為點光源發光角度；0· Imm ^ S ^ O. 3mm。所述高密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂注塑；所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂或聚苯こ烯注塑；所述高密度區域的密度大于低密度區的密度。作為優化，所述高密度區域采用聚碳酸酯注塑，所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯注塑。本發明還涉及制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，所述方法使用的模具在低密度區域設置為抽芯模具。具體來講，本發明涉及一種制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，包括如下步驟首先，在第一臺注塑機內注入高密度材料，形成半成型模件；
然后，將半成型模件轉移到第二臺注塑機的注射位置，將抽芯模具抽出，在原抽芯模具區域進行低密度材料的注塑。本發明還涉及ー種制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，包括如下步驟首先，在注塑機內注入高密度材料，形成半成型模件；然后，將模具旋轉180°，抽出抽芯模具，進行低密度材料的澆注。上述方法中，導光板成型的模具溫度為75°C 95°C,優選90°C,導光板成型的融膠溫度為210°C 250°C，優選230°C，導光板成型的充填速度為6mm/sec 300mm/sec，優選lOOmm/sec，導光板成型的壓カ為注塑壓カ的80%，導光板成型的保壓時間lslOs，優選為4s。本發明還涉及ー種背光模組，所述背光模組包括上述導光板。本發明進一步涉及一種顯示器件，所述顯示器件包括上述背光模組。發明所實現的有益技術效果至少包括本發明提供的導光板，由于存在不同密度區域，相鄰兩顆點光源之間三角形暗區的LGP密度大于其他部分的密度。點光源所發出的光線由低密度進入高密度的時候，發生折射，會將光線向三角形暗區的區域折射，可以使更多光進入到三角形暗區內，使三角形暗區增亮，以解決Hotspot問題、亮度不均問題，從而滿足入光側均勻混光需求。増大三角形暗區內的密度，對點光源的光效無任何損耗。


圖I :導光板的使用狀態示意圖。I.導光板，2.LED，3.三角形暗區。圖2 :本發明導光板構造示意圖。2. LED, 4.低密度區，5.高密度區，6.對應于相鄰兩個獨立LED光源之間的區域。圖3 :本發明導光板優選構造示意圖。4.低密度區，5.高密度區。圖4 :本發明制備導光板半成品構造示意圖。4.低密度區，5.高密度區。
具體實施例方式如圖2所示，本發明所稱低密度區域4和高密度區域5是相對而言的概念。所謂低密度區域是指，相對該導光板的高密度區域而言，該區域的密度較低；所謂高密度區域是指，相對該導光板的低密度區域而言，該區域的密度較高。本發明所稱兩個相鄰的獨立點光源之間產生的三角形暗區是指，由于受點光源發光角度所限，在相鄰兩獨立的點光源之間，光線無法直接到達的三角形區域。該區域的邊界由相鄰兩獨立點光源的發光角度邊界所限定，如圖I中，兩條實線與導光板邊緣所限定的三角形區域為現有導光板的三角形暗區。由于不同型號的機種，點光源(比如LED)型號、夕卜形尺寸、顆數及LGP尺寸等各不相同，所以點光源間的Pitch、點光源發光面到LGP入光面距離等各不相同，本發明給出暗區面積的計算公式。如圖I所示，設點光源長度為L ;點光源發光面到LGP入光面距離為S (O. Imm^ S ^ O. 3mm);點光源間的間距為P ;點光源發光角度為r。暗區面積的計算公式為
I
-(P-L )2 *tan (90。· - )-S ( P-L HS2-tan - 42I。 本發明所稱相鄰兩個獨立點光源之間相對應的區域是指如圖2中6所示的區域。即，兩相鄰的獨立點光源的相近端引出的，與該獨立點光源發光面垂直(當該獨立點光源的發光面為平面吋)或與該獨立點光源發光面的切線垂直(當該獨立點光源的發光面為曲面吋)的直線，在導光板上所限定出來的區域。本發明涉及一種導光板，包括低密度區域和高密度區域，所述高密度區域在所述導光板的入光側間隔存在，以若干獨立點光源為側光源時，所述高密度區域位于相鄰兩個獨立點光源之間相對應的區域，優選位于兩個相鄰的獨立點光源之間產生的三角形暗區。
該高密度區域的面積由如下關系式確定七)-S*(P-L.)+SM_an|
其中，L為點光源長度，P為相鄰兩顆點光源之間的距離，S為點光源發光面到導光板入光面的距離，r為點光源發光角度；0· Imm ^ S ^ O. 3mm。所述高密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂注塑；所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂或聚苯こ烯注塑；所述高密度區域的密度大于低密度區域的密度。作為優選，所述高密度區域采用聚碳酸酯注塑，所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯注塑。所述高密度區域采用聚碳酸酯注塑，所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯注塑時，對三角形暗區的增亮效果最好。本發明還涉及制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，作為與現有技術中導光板的注塑方法的區別之一，所述方法使用的模具在低密度區域設置為抽芯模具。具體來講，本發明涉及一種制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，包括如下步驟首先，在第一臺注塑機內注入高密度材料，形成半成型模件；然后，將半成型模件轉移到第二臺注塑機的注射位置，將抽芯模具抽出，在原抽芯模具區域進行低密度材料的注塑。本發明還涉及ー種制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，包括如下步驟首先，在注塑機內注入高密度材料，形成半成型模件；然后，將模具旋轉180°，抽出抽芯模具，進行低密度材料的澆注。上述方法中，導光板成型的模具溫度為75°C 95°C，優選90°C，導光板成型的融膠溫度為210°C 250°C，優選230°C，導光板成型的充填速度為6mm/sec 300mm/sec，優選lOOmm/sec，導光板成型的壓カ為注塑壓カ的80%，導光板成型的保壓時間lslOs，優選為4s。本發明還涉及ー種背光模組，所述背光模組包括上述導光板。本發明進一步涉及一種顯示器件，所述顯示器件包括上述背光模組。本實施方式所實現的有益技術效果至少包括本發明提供的導光板，由于存在不同密度區域，相鄰兩顆點光源之間三角形暗區的LGP密度大于其他部分的密度。點光源所發出的光線由低密度進入高密度的時候，發生折射，會將光線向三角形暗區的區域折射，可以使更多光進入到三角形暗區內，使三角形暗 區增亮，以解決Hotspot問題、亮度不均問題，從而滿足入光側均勻混光需求。増大三角形暗區內的密度，對點光源的光效無任何損耗。以下列舉實施例具體說明本發明所涉及導光板及其制備方法和應用。但本發明并不限于下述實施例。本發明所述高密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂注塑；所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂或聚苯こ烯注塑；以下實施例選取高密度區域采用聚碳酸酯注塑，低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯注塑進行說明。實施例I :本實施例的導光板包括低密度區域和高密度區域。低密度區域采用PMMA材料，高密度區域采用PC材料，兩個區域采用不同的澆注ロ。由于注塑時材料為液體狀，溫度很高，兩種材料在液體狀態下很容易結合。本實施例采用注塑法制備導光板。本實施例使用兩臺注塑機，通過轉移模具完成注塑。參照圖4，高密度區域5為PC材料注塑區域，低密度區域4設置為抽芯模具。首先，在第一個注塑機內注入高密度PC材料，形成半成型模件；然后，通過ー個機械手裝置將半成型模件轉移到第二臺注塑機的注射位置，將抽芯模具抽出，在原抽芯模具區域，第二臺注塑機上進行低密度材料PMMA的注塑，從而完成本發明導光板半成品的注塑成型。成型后，半成品通過PC端頂出，將PC區域多余的材料切除，成圖3所示成品。本發明抽芯模具的使用提供了提高工藝效率的可能。與其它模具類型不同，在這種模具中，半成形件以及最終部件是在同一個模具腔內成形的。當抽出抽芯件時，最終部件的腔擴大，為第二種材料的注塑提供空間。這樣的密封滑動即可將模具腔部分隔開(擋板滑動)，隨后又可形成完整的模具腔。由于抽芯模具是按順序工作的，與其它模具相比，第二個組分的快速注射増加了粘附強度。腔的中心位置也使所需的鎖模カ最小化。本領域技術人員根據本實施例所描述的步驟，結合現有技術中的導光板注塑エ藝，可以很容易地實現本發明。其中，主要注塑參數如下⑴模具溫度模具溫度影響成型周期及成型品質，在實際操作當中是由制品物料的最低適當模具溫度開始設定，然后根據品質狀況來適當調高。在模具設計及成型エ藝的條件設定上，重要的是不僅維持適當的溫度，還要能讓其均勻的分布。不均勻的模溫分布，會導致不均勻的收縮和內應力，因此使成品容易發生變形和曲翹。本實施例導光板成型的合適模具溫度為90。。。(2)融膠溫度對注塑成型而言，融膠溫度設在210°C 250°C之間，于230°C時有最小翹曲，物料溫度太高 或太低都會使翹曲增加，故以230°C為佳。且在同一充填時間下，高的融膠溫度比低的融膠溫度有較薄的凝固層，相對地也會増加成品的收縮。(3)充填速度提高充填速度能夠減小導光板的曲翹變形，有益于成品的綜合性能，但過高的充填速度會増加壓カ損失，同時造成熔體強剪切而過熱燒焦。此參數之響應值，是以IOOmm3/sec的速度為最佳。(4)保壓壓カ導光板曲翹變形隨著保壓壓カ的提高而變大。高的保壓壓カ雖然可以增加塑件密度，減小或消除塑件縮痕，防止物料產生倒流現象等。但是會帶來制品取向增高、冷卻時間加長、不利脫模等不利影響，使塑件容易產生變形、表面劃傷等，也容易使塑件產生飛邊，影響表面質量。導光板成型的合適保壓壓カ為注塑壓カ的80%。(5)保壓時間適當的保壓時間有助于減少成品之收縮，但太長的保壓時間，則急劇增大成品的內應力。導光板成品在4秒吋，已經基本完成保壓補縮，如果繼續保壓，增大成品的內應力，最終加大翹曲變形。但是保壓時間太短，又會造成成品的收縮得不到及時的補充而產生凹坑、補填不足等缺陷。保壓時間取4秒為最佳。(6)冷卻時間及冷卻回路冷卻對成品的曲翹有很大的影響，合理的布局冷卻回路可以得到質量較好的成品。經分析得到冷卻時間取35秒為最佳，太短則收縮量較大，對本成品而言，其貢獻度占2. 6%，屬影響性較小之因子。導光板成型的合適冷卻回路設計為和導光板長度方向相同的雙回路冷卻系統。實施例2 本實施例的導光板包括低密度區域和高密度區域。低密度區域采用PMMA材料，高密度區采用PC材料，兩個區域采用不同的澆注ロ。由于注塑是材料為液體狀，溫度很高，兩種材料在液體狀態下很容易結合。本實施例采用注塑法制備導光板。參照圖4，高密度區域5為PC材料注塑區域，低密度區域4設置為抽芯模具。首先，在注塑機內注入高密度PC材料，形成半成型模件；然后，將模具旋轉180°，抽出抽芯模具，將低密度材料PMMA的澆注ロ與PC的澆注ロ對準，進行PMMA的澆注，從而完成本發明導光板半成品的注塑成型。成型后，半成品通過PC端頂出，將PC區域多余的材料切除，成圖3所示成品。本發明抽芯模具的使用提供了提高工藝效率的可能。與其它模具類型不同，在這種模具中，半成形件以及最終部件是在同一個模具腔內成形的。當抽出抽芯件時，最終部件的腔擴大，為第二種材料的注塑提供空間。這樣的密封滑動即可將模具腔部分隔開(擋板滑動)，隨后又可形成完整的模具腔。由于抽芯模具是按順序工作的，與其它模具相比，第二個組分的快速注射増加了粘附強度。腔的中心位置也使所需的鎖模カ最小化。
本領域技術人員根據本實施例所描述的步驟，結合現有技術中的導光板注塑エ藝，可以很容易地實現本發明。其中，主要注塑參數如下(I)模具溫度模具溫度影響成型周期及成型品質，在實際操作當中是由制品物料的最低適當模具溫度開始設定，然后根據品質狀況來適當調高，在模具設計及成型エ藝的條件設定上，重要的是不僅維持適當的溫度，還要能讓其均勻的分布。不均勻的模溫分布，會導致不均勻的收縮和內應力，因此使成品容易發生變形和曲翹。本實施例導光板成型的合適模具溫度為90 °C。(2)融膠溫度對注塑成型而言，融膠溫度設在210°C 250°C之間，于230°C時有最小翹曲，物料溫度太高或太低都會使翹曲增加，故以230°C為佳。且在同一充填時間下，高的融膠溫度比低的融膠溫度有較薄的凝固層，相對地的也會増加成品的收縮。 (3)充填速度提高充填速度能夠減小導光板的曲翹變形，有益于成品的綜合性能，但過高的充填速度會増加壓カ損失，同時造成熔體強剪切而過熱燒焦。此參數之響應值，是以IOOmm/sec的速度為最佳。(4)保壓壓カ導光板曲翹變形隨著保壓壓カ的提高而變大。高的保壓壓カ雖然可以增加塑件密度，減小或消除塑件縮痕，防止物料產生倒流現象等。但是會帶來制品取向增高、冷卻時間加長、不利脫模等不利影響，使塑件容易產生變形、表面劃傷等，也容易使塑件產生飛邊，影響表面質量。導光板成型的合適保壓壓カ為注塑壓カ的80%。(5)保壓時間適當的保壓時間有助于減少成品之收縮，但太長的保壓時間，則急劇增大成品的內應力。導光板成品在4秒吋，已經基本完成保壓補縮，如果繼續保壓，增大成品的內應力，最終加大翹曲變形。但是保壓時間太短，又會造成成品的收縮得不到及時的補充而產生凹坑、補填不足等缺陷。保壓時間取4秒為最佳。(6)冷卻時間及冷卻回路冷卻對成品的曲翹有很大的影響，合理的布局冷卻回路可以得到質量較好的成品。經分析得到冷卻時間取35秒為最佳，太短則收縮量較大，對本成品而言，其貢獻度占
2.6%，屬影響性較小之因子。導光板成型的合適冷卻回路設計為和導光板長度方向相同的雙回路冷卻系統。實施例3 :不同范圍高密度區域對改善三角形暗區的比較在其所用側光源為若干獨立LED光源吋，通過在位于相鄰兩個獨立LED光源之間的區域調整高密度區域的范圍，發明人發現，當高密度區域恰好占據相鄰兩個獨立LED光源的三角形暗區時，對三角形暗區的改善效果最好，而且對LED的光效無損耗。實施例4 :不同注塑材料的選擇通過對不同注塑材料的組合進行試驗，發明人發現，PMMA與PC的組合為最佳組合。該組合所制得的導光板變性小，復合表面清晰，不容易破裂，粘附兼容性好。本發明的不同密度的導光板應用于側入式導光板中，提供了一種降低Hotspot發生的方法。本發明所提供的，將導光板設計為具有不同密度區域的技術手段，與對導光板的性能進行優化的其他技術手段組合，可以更進一歩地優化導光板的性能。比如，在導光板設計為具有不同密度區域的同時，將導光板的入光側，尤其是入光側與LED光源對應的區域設計為凹形結構，則會明顯優化導光板的導光性能。本發明實施例還提供ー種背光模組，所述背光模組包括本發明所提供的導光板。本發明實施例還進一歩提供一種顯示器件，其包括上述背光模組。所述顯示器件可以為液晶面板、電子紙、OLED面板、手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的構思和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變形屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變形在內。
權利要求
1.一種導光板，其特征在于，所述導光板包括低密度區域和高密度區域，所述高密度區域在所述導光板的入光側間隔存在。
2.權利要求I所述導光板，其特征在干，以若干獨立點光源為側光源時，所述高密度區域位于相鄰兩個獨立點光源之間相對應的區域。
3.根據權利要求2所述導光板，其特征在于，所述高密度區域位于兩個相鄰的獨立點光源之間產生的三角形暗區。
4.根據權利要求3所述導光板，其特征在于，該高密度區域的面積由如下關系式確定去(P-L)2-tan(90。-を)-S-(P-L)+S2-tan其中，L為點光源長度，P為相鄰兩顆點光源之間的距離，S為點光源發光面到導光板入光面的距離，r為點光源發光角度；.O.Imm < S < O. 3mm。
5.根據權利要求1-4任意ー項所述導光板，其特征在于，所述高密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂注塑；所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯或苯こ烯-甲基丙烯酸甲酯樹脂或聚苯こ烯注塑；所述高密度區域的密度大于低密度區的密度。
6.根據權利要求5所述導光板，其特征在于，所述高密度區域采用聚碳酸酯注塑，所述低密度區域采用聚甲基丙烯酸甲酯注塑。
7.一種制備具有不同密度區域導光板的注塑方法，其特征在于，所述方法使用的模具在低密度區域設置為抽芯模具。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 首先，在第一臺注塑機內注入高密度材料，形成半成型模件； 然后，將半成型模件轉移到第二臺注塑機的注射位置，將抽芯模具抽出，在原抽芯模具區域進行低密度材料的注塑。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 首先，在注塑機內注入高密度材料，形成半成型模件； 然后，將模具旋轉180°，抽出抽芯模具，進行低密度材料的澆注。
10.根據權利要求7-9任一所述的方法，其特征在于，導光板成型的模具溫度為75 V 95°C，導光板成型的融膠溫度為210°C ^250 °C,導光板成型的充填速度為6mm/sedOOmm/sec，導光板成型的壓カ為注塑壓カ的80%，導光板成型的保壓時間lslOs。
11.根據權利要求10的方法，其特征在于，導光板成型的模具溫度為90°C，導光板成型的融膠溫度為230°C，導光板成型的充填速度為lOOmm/sec，導光板成型的壓カ為注塑壓カ的80%，導光板成型的保壓時間為4s。
12.—種背光模組,其特征在于,所述背光模組包括權利要求1-6任一所述導光板。
13.—種顯示器件，其特征在于，所述顯示器件包括權利要求11所述的背光模組。
全文摘要
本發明涉及一種導光板，包括低密度區域和高密度區域，所述高密度區域在所述導光板的入光側間隔存在，以若干獨立點光源為側光源時，所述高密度區域位于相鄰兩個獨立點光源之間相對應的區域。本發明還涉及制備導光板的方法及包括該導光板的背光模組和顯示器件。本發明提供的導光板，由于存在不同密度區域，相互兩顆點光源之間三角形暗區的LGP密度大于其他部分的密度。點光源所發出的光線由低密度進入高密度的時候，發生折射，會將光線向三角形暗區的區域折射，可以使更多光進入到三角形暗區內，使暗區增亮，以解決Hotspot問題，從而滿足入光側均勻混光需求。增大三角形暗區內的密度，對點光源的光效無任何額外損耗。
文檔編號B29C45/77GK102854561SQ20121034304
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者張志丹, 朱紅麗, 尹大根, 馬青, 池海, 李友 申請人:京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方顯示技術有限公司