专利名称：用热压工艺生产导光板立体光学结构的方法
技术领域：
本发明涉及一种用热压工艺生产导光板立体光学结构的方法。
背景技术：
丙稀酸树脂(PMMA)和聚碳酸酯树脂(PC)等材料，具有优良的透光性、耐气候性、耐擦伤性、易于成型等特点，近年来，已广泛应用于作为彩色液晶显示器背光模组中导光板的主流材料。导光板的主要工作原理是将安装在导光板侧面或背面的冷极荧光管(CCFL)或发光二极管(LED)所发出的光线，从导光板的侧面或背面进入导光板，借助设置在导光板反射面的反射装置和光学散射结构来改变光前进的方向。简言之，其作用是将点光源或线光源转变为面光源。要获得均匀和较高亮度的面光源，除了导光板本身的透光率必须达到92％以上外，其光反射结构及光散射结构起着决定性的作用，在导光板上生产理想的光学结构，一直是业界不断努力攻克的焦点。当前，在导光板上生产光学结构的主要方式有两种一、丝网印刷工艺这种生产工艺由于投资较小，技术比较简单，是当前最广泛采用的生产方式。该工艺是将按光学设计的结构制成网板，使用油墨有层次的印刷在导光板的反射面，通过干燥使油墨固化。由于采用丝网印刷时，油墨会扩散，无法将光学结构做得较密，从而造成其光散射不均匀。冷极荧光管(CCFL)在使用时会产生热量，但为了避免漏光，背光模组设计成全密封型，所以散热效果不良，长期使用后，由于温度和光线的影响，油墨印刷的光学结构会老化，造成光学性能下降，从而造成画面辉度下降。
二、注射成型工艺近年来，随着液晶显示装置的真彩化，对背光模组的均匀性提出了更高的要求，将光学结构直接制作在金属模内，采用高纯度和高流动性的材料，用注塑成型的方式直接生产出带光学结构的导光板。导光板透光率、反射率及光散射的均匀度，以及耐用性均优于用丝网油墨印刷光学结构的导光板。但是用注塑成型生产带光学结构的导光板，由于树脂材料种类不同或成型机械的大小，或者螺旋进料机构的结构不同，要完全控制注塑过程中的热分解变黄或夹带空气引起的氧化泛黄是不可能的。对于全色型的液晶显示器装置要求背光源的颜色不均匀，在CIE的xyz色度制中，x、y表示的色度坐标值之差，优选为0.01-0.05。当光源光路长度超过200mm时，导光板上浅颜色会产生叠加作用，离光源越远，其叠加越严重，从而造成画面颜色不均匀。另外，用注塑成型的方法，必须使用特殊设计的注塑机，由于各液晶屏生产厂家生产的同一规格的液晶屏，其背光的安装结构设计各不相同，所以针对每一个厂家的产品都必须用不同结构的模具，这种带光学结构的模具造价是相当昂贵且生产周期很长，造成生产成本高居不下。同时在当前19″以上的导光板由于面积大，仍无法用注塑成型的方法生产。
发明内容
本发明的目的就是既解决丝网印刷工艺生产导光板的光学结构，其光散射不均匀和油墨印刷光学结构使用一段时间后，光学结构会老化造成辉度下降的问题，又解决注塑成型工艺，无法生产大尺寸导光板和在成型过程中，存在氧化变黄及热分解泛黄，以及伴随在光路超过200mm时，泛黄叠加引起的画质下降的问题，而提供一种高亮度、光散射均匀、成本低和适用各种规格及用途的导光板立体光学结构的方法。
本发明可由如下方式来实现(1)金属模具上下模的成型模腔表面的一面或两面有成型所需的光学结构立体形状，将金属模具安装在机械装置上；(2)将丙稀酸树脂板或聚碳酸酯树脂板放入金属模内，用2～20MPa/cm2的压力将模具闭合，加热至100～200℃时，瞬间提高锁模压力5～20MPa/cm2，保压1～5秒后，冷却，固化，当温度低于80℃时，开模，取出导光板。机械装置是气动压力机、油压压力机或机械式压力机。加热是高周波发生器、电热管、电热板或电热加热高温油加热。
本发明不但解决了丝网印刷生产工艺上存在的亮度不均匀及印刷油墨老化的缺陷，而且同时解决了注塑成型生产工艺上无法生产大尺寸导光板、投资额巨大，以及泛黄叠加造成亮度不均匀的问题。本发明生产工艺兼具了丝网印刷生产工艺和注塑成型工艺的优点，具有可生产由小到大各种规格的高亮度、光散射均匀、生产成本低的导光板。本发明生产的导光板可以组装成一种成本低、亮度高、均匀性高、使用长时间光不衰减的优良背光照明装量。
具体实施例方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，本发明的范围不受这些将一种可以开合的金属模具，在上、下模的合模面的任何一面或同时在两面安装或制作光学信号结构形状。上、下模可以是凸模和凹模，其中凹模作为定模，凸模作为动模，该模具安装在可以上或下、左或右运动的机械装置上，施加压力的运动机械装置可以是气动压力机、油压压力机或机械式压力机。将符合导光板使用要求的丙稀酸树脂板(PMMA)或聚碳酸酯树脂板(PC)或者其它适用生产导光板的高分子合成树脂板，经切割加工成设计尺寸后，放入金属模内，锁紧模，对金属模具进行加热，本发明可使用高周波发生器对模具进行加热、电热管或电热板直接对模具进行加热、电热加热高温油后利用高温油对模具进行加热。当模具温度高于树脂板的软化温度，使其表面软化后，施加压力，在保压状态下，对模具进行冷却，冷却方式可以采用冷冻气体、水或油，使产品固化，然后开模，取出产品。
实施例一使用总压力为30吨油压压力机，金属模具采用油温机加热，加热功率为18KW。先将已切割好的丙稀酸树脂板(PMMA)307×214×4mm放入金属模内，用20MPa/cm2压力合闭模具后，将油温机已加热的油泵入上、下模具的流道内。加热到金属模具100℃时，瞬间提高压力到25MPa/cm2，5秒后，关闭热油油泵并开启冷却水进入模具冷却流道。上下模的冷却速度相同，90秒后，将模温降到80℃。开模取出产品。加热及冷却时的温度控制由安装在上、下模中心后端的两支K型热电偶连接到压力机控制系统上控制。成品的平整度在±0.1mm以内，经切割加工到309.83×240.5×3.83mm。
将该导光板安装在LG产LM150×0.6背光模组上，该背光模组在导光板的上部及下部各安装有1支2.6冷极荧光管，输入电压12V，管电流6mA，待30分钟光源稳定后，再行测试辉度值。以中心为标准取25点测试，其平均辉度值为2602cd/m2，均匀率达80％以上，色差x＝0.305，y＝0.308。
实施例二使用总压力为60吨油压压力机，金属模具在上、下模底部各安装一块加热用低电压、大电流电热板加热，使用电压为直流6V安全电压，电流为4500A，将经切割好的聚碳酸酯树脂板(PC)350×291×6mm放入金属模具内，用2MPa/m2压力闭合模具后，开启加热电源，待模温到达200℃，转换压力到5Mpa/cm2对模内产品进行加压1秒后，关闭加热电源并开启冷却水进入模具冷却流道，冷却水的流速约为1.23m/秒，80秒后模温降到70℃，开模取出产品。加热及冷却时的温度控制由安装在上、下模中心后端的两支K型热电偶连接压力机控制系统控制。经切割加工到349.6×28 3.3×5.95mm。
将该导光板安装在原三星LMT170EI液晶屏用背光模组上，该背光模组的上部及下部6mm端面处，各安装有2支2.6冷极荧光管，输入12V电压，管电流6MA，待30分钟光源稳定后，以中心为标准取25点测量，25点的平均辉度值为4320cd/cm2。均匀度为80％，色差x＝0.305，y＝0.308。
使用同一LG产LMI150×0.5的背光模组上将丝网印刷、注塑成型和热压生产三种工艺生产的同一规格15英寸导光板，进行比较测量，在测量时三种工艺的导光板均采用同一电压，同一管电流，测试输入电压DC12V，管电流6mA，其结果见表1。
表1
使用同一三星产液晶屏LMT170EI的背光模组上将丝网印刷、注塑成型和热压生产三种工艺生产的同一规格17英寸的导光板，进行比较测量，在测量时，三种工艺生产的导光板均采用同一电压、同一管电流，测试输入电压DC12V，管电流6mA，其结果见表2。
表2
权利要求
1.一种用热压工艺生产导光板立体光学结构的方法，其特征在于(1)金属模具上下模的成型模腔表面的一面或两面有成型所需的光学结构立体形状，将金属模具安装在机械装置上；(2)将丙稀酸树脂板或聚碳酸酯树脂板放入金属模内，用2～20MPa/cm2的压力将模具闭合，加热至100～200℃时，瞬间提高锁模压力5～20MPa/cm2，保压1～5秒后，冷却，固化，当温度低于80℃时，开模，取出导光板。
2.依权利要求1所述的方法，其特征在于机械装置是气动压力机、油压压力机或机械式压力机。
3.依权利要求1所述的方法，其特征在于加热是高周波发生器、电热管、电热板或电热加热高温油加热。
全文摘要
本发明涉及一种用热压工艺生产导光板立体光学结构的方法，(1)金属模具上下模的成型模腔表面的一面或两面有成型所需的光学结构立体形状，将金属模具安装在机械装置上；(2)将丙烯酸树脂板或聚碳酸酯树脂板放入金属模内，用2～20MPa/cm
文档编号G02F1/13GK1621913SQ20041005252
公开日2005年6月1日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者杨钦廉 申请人:梅县梅雁电子科技工业有限公司