专利名称：多层扩散粒子层的扩散板的制作方法
技术领域：
本发明是一种多层扩散粒子层的扩散板，是一种既可以运用于直下式背光模组的 扩散板又可以作为普通照明的二次配光透镜等。多层扩散板包括一层扩散粒子层，一层透 明树酯基板制成的中间层，一层扩散粒子层，即三明治结构。两层扩散粒子层的基体是以高 分子透光材料制成，其内均散布扩散粒子和紫外吸收剂。本发明的扩散板至少一外表面具 有微结构，随着提供不同类型微结构时，实现不同的出光效率和出光均勻度。透明树脂基板 具有良好的透光率及充足的力学性能，在满足一定的机械强度下，通过控制透明树酯基板 的中间层形状，实现各种曲面形状的扩散板，使本发明的扩散板有更广的使用范围。
背景技术：
现今扩散板的研究主要在液晶显示器中。在液晶显示器中，液晶面板本身不具发 光功能，需要通过在液晶面板下方配置背光源模组以提供光源，实现显示功能。扩散板是直 下式LED背光模组件中的关键零件，它的主要作用是将点光源或线光源扩散成为均勻的面 光源，并能提高平行于光的传播方向光能利用率，以期提高出光效率和出光均勻度，达到优 质显示的目的。请参阅图1，其为习知技术的直下式背光模组的结构示意图；如图所示，一般直下 式模组，其构造包含了一反射片1、复数个光源2、一光扩散板3、下扩散膜4、棱镜片5、下扩 散膜6等。目前扩散板的研究成果主要体现在其一是在扩散板内加扩散粒子；其二是在扩 散板表面加微结构；其三是扩散粒子和微结构结合使用。其一扩散板，将扩散粒子散布于 基板内，相对于基板，扩散粒子具有折射率，能折射光线，以便产生光线扩散，消除明暗相间 的光源痕迹。因其中加入扩散粒子，赋予了扩散板具有光扩散能力，但不可避免的存在扩散 粒子对光的吸收，造成出光效率降低。而对扩散板不仅有出光均勻性的要求，扩散板的出光 效率对于液晶显示器也是至关重要的；其二扩散板完全依靠自身表面的微结构，不存在传 统扩散粒子对光的吸收，但出光效率和出光均勻度并没有实现很好的效果；因此其三扩散 板是成为了目前研究的热点，但研究成果不多。近年来，LED技术凭借其长寿命、高效率、响应速度快、低维护和低功耗等优势，在 液晶显示器行业已逐渐取代CCFL大量应用于大、中、小尺寸面板背光源；在照明行业，亦已 逐渐取代传统的照明灯。而且市场对未来LED不论是取代CCFL成为大、中、小尺寸面板背 光源还是取代传统的照明灯等的主流应用，仍持高度期待。随着市场竞争的日益激烈，设计 出好的背光产品对厂家来说至关重要。为了达到要求的照明要求，应用在普通照明上的二 次配光透镜通常是复杂的曲面形状，完成对其的加工较困难，成本也较高。因此本发明在现 有研究成果的基础上，提出了一种多层扩散粒子层的扩散板，是一种既可运用于直之下式 背光模组的扩散板又可以作为普通照明二次配光的透镜类型扩散板，实现本发明的扩散板 出光效率和出光均勻度提高的同时拓宽了扩散板的使用范围。发明 内容本发明的目的之一在于提供一种多层扩散粒子层的扩散板，可以用于液晶显示器 中。通过本发明的多层扩散粒子层的扩散板，将点光源或线光源扩散成为均勻的面光源，提 高平行于光的传播方向光能利用率，实现提高出光效率和出光均勻度的目的的，达到优质 显示的效果。本发明的另一目的在于提供一种多层结构的扩散板，通过透明树脂基板中间层形 状的控制，可以实现各种类型曲面形状的扩散板。本发明的多层扩散粒子层的扩散板可以 用作为普通照明二次配光的透镜。光线入射到扩散板，经过扩散板表面的微结构、扩散粒 子、微结构的多次反射、折射和散射作用使灯具发出的光线均勻化，防止眩光、照射不均勻、 亮度不足发生。为达到预期目的，本发明提供了多层扩散粒子层的扩散板是利用光线入射到扩散 板，经过扩散板表面的微结构，使光线获得多次的折射，透射；通过第一层扩散粒子层，使光 线又获得多方向的反射、折射和散射，提升均勻化的效果；通过第二层扩散粒子层，可使光 线更进一步均勻化；最后光线离开扩散板，经扩散板表面微结构，发生多次的折射，透射作 用，实现光的出射角要求和进一步使光线均勻化。本发明的扩散板因扩散粒子层分层化，减 少光因扩散粒子作用的能量损失，提高光透率。扩散板至少一表面有微结构，以藉由此微结 构可输出更佳的光源，达到提升扩散板出光效率和出光均勻度的目的。本发明提供的多层扩散板，在有效保证具有良好的出光效率和出光均勻度的前提 下，扩散板具有较强的抗紫外吸收能力。采用的多层扩散粒子层的扩散板，即两层的扩散粒 子层夹在透明树酯基板上，透明树酯基板具有良好的透光率及充足的力学性能，可以制作 成多种曲面形状的中间层。扩散粒子层因有扩散粒子，能够实现很好的光扩散效果。同时 扩散板至少一表面具有微结构，以藉由此微细结构可输出更佳的光源，同时达到增加亮度 和均勻扩散光线的目的。通过上述技术手段，本发明可以提高扩散板的出光效率和出光均勻度。
图1为背光模组的结构示意图；图2为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图3为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图4为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图5为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图6为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图7为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图8为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图9为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图10(a)为本发明的一较佳实施例的示意图；图10(b)为本发明的一较佳实施例的示意图；图10(c)为本发明的一较佳实施例的示意图；图10(d)为本发明的一较佳实施例的示意图10(e)为 本发明的一较佳实施例的示意11为本发明的一较佳实施例的结构示意图；图12(a)为本发明的一比较实施例1的结构示意图；图12(b)为本发明的一比较实施例2的结构示意图；图12(c)为本发明的一比较实施例3的结构示意图；图12(d)为本发明的一比较实施例4的结构示意图；图号说明1反射片 2复数个灯管3光扩散板4下扩散膜5棱镜片6下扩散膜7紫外线吸收剂8透明树酯基板中间层8a第一扩散粒子层基体8b第二扩散粒子层基体9a第一扩散粒子层 9b第二扩散粒子层10半球结构11棱镜结构12矩形透镜结构13金字塔结构14棱锥结构15柱状结构16半椭圆球结构31光扩散粒子
具体实施例方式为使审查员对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，谨佐 以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后实施例1 如图2所示，本发明是一种具有多层扩散粒子层的扩散板实施例1结构示意图。光 扩散粒子31掺杂在第一扩散粒子层9a和第二扩散粒子层9b内，透明树酯基板层8夹于其 内。透明树酯基板中间层8和第一扩散粒子层9a和第二扩散粒子层9b的厚度均为1mm。 各层扩散粒子层中扩散粒子和紫外吸收剂掺杂量重量占当层扩散粒子层重量百分数分别 为0. 04%和0. 004%。扩散板上表面有复数个半球结构10呈矩形排列，球半径0. 1mm，球心 间距0. 4讓。多层扩散粒子层扩散板的透明树酯基板的中间层8、第一扩散粒子层9a基体8a和 第二扩散层9b内的基体8b是选自聚甲基丙烯酸甲酯，扩散粒子的材料是选自聚碳酸酯，紫 外吸收剂7选用UV-326。实施例2 实施例2与实施例1主要区别在于实施例2扩散板下表面有复数半球结构10呈 矩形排列，球半径0. 1mm，球心间距0. 4mm。实施例3 如图3所示，为本发明的另一种较佳实施例3的结构示意图。实施例3与实施例 1主要区别在于实施例3扩散板上下表面有复数个半球结构10呈矩形排列，球半径0. Imm, 球心间距0. 4讓。实施例4
如图4所示，为本发明的另一种较佳实施例4的结构示意图。实施例4与实施例 3的主要区别在于实施例4扩散板上表面有复数半球结构10呈矩形排列，球半径0. 1mm，球 心间距0. 4mm，下表面有复数个棱镜结构11呈矩形排列，棱镜各边长均为0. Imm,中心间距 0. 8mm。实施例5:实施例5 与实施例3的主要区别在于实施例5扩散板上表面有复数个棱镜结构11 呈矩形排列，棱镜各边长均为0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数半球结构10呈矩形排 列，球半径0. Imm,球心间距0. 4mm,实施例6 如图5所示，为本发明的另一种较佳实施例6的结构示意图。实施例6与实施例3 的主要区别在于实施例6扩散板上表面有复数个半球结构10呈矩形排布，球半径0. Imm,中 心间距0. 4mm。下表面表面有复数个矩形透镜结构12呈矩形排布，矩形透镜长、宽0. Imm, 高0. 024mm,中心间距0. 2mm。实施例7 实施例7与实施例6的主要区别在于实施例7扩散板上表面表面有复数个矩形透 镜结构12呈矩形排布，矩形透镜长、宽0. 1mm，高0. 024mm,中心间距0. 2mm。下表面有复数 个半球结构10呈矩形排布，球半径0. Imm,中心间距0. 4mm。实施例8 如图6所示，为本发明的另一种较佳实施例8的结构示意图。实施例8与实施例3 主要区别在于实施例8扩散板上表面有复数个半球结构10呈矩形排布，球半径0. Imm,中心 间距0. 4mm。下表面表面有复数个金字塔结构13呈矩形排布，金字塔各边边长均为0. Imm, 高0. Imm,中心间距0. 4_。实施例9 实施例9与实施例8主要区别在于实施例9扩散板上表面表面有复数个金字塔结 构13呈矩形排布，金字塔各边边长均为0. Imm,高0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数个 半球结构10呈矩形排布，球半径0. Imm,中心间距0. 4mm。实施例10 如图7所示，为本发明的另一种较佳实施例10的结构示意图。实施例10与实施 例3主要区别在于实施例10扩散板上表面有复数个半球结构10呈矩形排列，圆球半径 0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数个圆锥结构14呈矩形排列，圆锥底部圆半径0. Imm, 圆锥高0. 1mm，中间间距0. 4mm。实施例11 实施例11与实施例10主要区别在于实施例11扩散板上表面有复数个圆锥结构 14呈矩形排列，圆锥底部圆半径0. Imm,圆锥高0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数个半 球结构10呈矩形排列，圆球半径0. Imm,中心间距0. 4mm。实施例12 如图8所示，为本发明的另一种较佳实施例12的结构示意图。实施例12与实施 例3主要区别在于实施例12扩散板上表面有复数个半球结构10呈矩形排列，圆球半径 0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数个半圆柱结构15呈矩形排列，圆柱半径0. Imm,高0. 1mm,中心间距0. 4mm。 实施例13 实施例13与实施例12主要区别在于实施例13扩散板上表面有复数个半圆柱结 构15呈矩形排列，圆柱半径0. Imm,高0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数个半球结构 10呈矩形排列，圆球半径0. Imm,中心间距0. 4mm。实施例14 如图9所示，为本发明的另一种较佳实施例14的结构示意图。实施例14与实施 例3主要区别在于实施例14扩散板上表面有复数个半球结构10呈矩形排列，圆球半径 0. Imm,中心间距0. 4mm。下表面有复数个半椭圆球结构16呈矩形排列，椭圆长半轴0. 2mm, 短半轴0. Imm,中心间距0. 4mm。实施例15 实施例15与实施例14主要区别在于实施例15扩散板上表面有复数个半椭圆球 结构16呈矩形排列，椭圆长半轴0. 2mm，短半轴0. 1mm，中心间距0. 4mm。下表面有复数个半 球结构10呈矩形排列，圆球半径0. Imm,中心间距0. 4mm。实施例16 如图10(a)所示，为本发明的另一种较佳实施例16的结构示意图。实施例16与实 施例3的主要区别在于实施例16扩散板上下表面有复数个半球结构10呈正六边形排布， 球半径轴0. Imm,中心间距0. 6mm。实施例17 如图10(b)所示，为本发明的另一种较佳实施例17的结构示意图。实施例17与 实施例3的主要区别在于实施例17扩散板上下表面有复数个半球结构10呈多项式排布， 球半径0. 1mm。以扩散板的中心为xy坐标轴的原心，则半球结构10在xy轴方向上的排布 满足多项式方程:40x+100x2+200x3+300x4, 40y+100y2+200y3+300y4。实施例I8 如图10(c)所示，为本发明的另一种较佳实施例18的结构示意图。实施例18与 实施例3的主要区别在于实施例18扩散板上下表面有复数个半球结构10呈圆形排布，球 半径轴0. 1mm。以扩散板中心点作为圆的圆心，半球结构10在径向方向间距为1mm，环向球 心间距0. 5mm。实施例19 如图10(d)所示，为本发明的另一种较佳实施例19的结构示意图。实施例19与 实施例3的主要区别在于实施例19扩散板上下表面有复数个半球结构10呈椭圆形排布， 球半径0. 1mm。以扩散板中心点作为圆的圆心，椭圆的长半轴为(0.75+0.75r)mm，短半轴为 (0. 375+0. 375r)mm(r为以扩散板中心为原点时的极坐标轴，r = 0，1，2，……)。沿着各椭 圆线方向三角形间距均为0. 5mm。实施例20:如图10(e)所示，为本发明的另一种较佳实施例20的结构示意图。实施例20与 实施例3的主要区别在于实施例20扩散板上下表面有复数个半球结构10呈放射状排布， 球半径0. 1mm。以扩散板中心点作为圆的圆心，半球结构10在径向方向间距为1mm，环向球 心间距为(0. 5+0. 5r)mm(r为以扩散板中心为原点时的极坐标轴，r = 0，1,2,……)，径向方向三角形间 距均为1mm。实施例21 如图11所示，为本发明的另一种较佳实施例10的结构示意图。如图11所示，光 扩散粒子31掺杂在第一扩散粒子层9a和第二扩散粒子层9b内，透明树酯基板层8夹于其 内。透明树脂基板呈半径为200mm的1/2半球型。透明树酯基板中间层8、第一扩散粒子层 9a和第二扩散粒子层9b的厚度均为1mm。各层扩散粒子层中扩散粒子和紫外吸收剂掺杂 量重量占当层扩散粒子层重量百分数分别为0. 04%和0. 004%。扩散板上下表面有复数个 截面形状为半球结构10呈正六边形排列，球半径为0. 1mm，球心间距0. 4mm。多层扩散粒子层扩散板的透明树酯基板的中间层8、第一扩散粒子层9a基体8a和 第二扩散层9b内的基体8b是选自聚甲基丙烯酸甲酯，扩散粒子的材料是选自聚碳酸酯，紫 外吸收剂7选用UV-326。比较实施例1 如图11(a)所示，为本发明一种具有多层扩散粒子层的扩散板的比较实施例1。其 扩散板类型为纯聚甲基丙烯酸甲酯的扩散板，扩散板厚度为3mm ；比较实施例2 如图11(b)所示，为本发明一种具有多层扩散粒子层的扩散板的比较实施例2。其 扩散板类型为聚甲基丙烯酸甲酯基板上添加扩散粒子31和紫外吸收剂7，扩散板厚度3mm。 其中扩散粒子31材料为聚碳酸酯，紫外吸收剂7选用UV-326扩散粒子和紫外吸收剂掺杂 量重量占扩散板重量百分数分别为0. 04%和0. 004% ；比较实施例3 如图11(c)所示，为本发明一种具有多层扩散粒子层的扩散板的比较实施例3。其 扩散板类型为纯聚甲基丙烯酸甲酯基板上下表面有复数个截面形状为半球结构10呈矩形 排布，圆半径0. Imm,中心间距0. 8mm，扩散板厚度为3mm ；比较实施例4 如图11(d)所示，为本发明一种具有多层扩散粒子层的扩散板的比较实施例3。其 扩散板类型为聚甲基丙烯酸甲酯基板上添加扩散粒子31和紫外吸收剂7，其中扩散粒子31 材料为聚碳酸酯，紫外吸收剂7选用UV-326扩散粒子和紫外吸收剂掺杂量重量占扩散板重 量百分数分别为0. 04%和0. 004%。且上下表面有复数个截面形状为半球结构10呈矩形 排布，圆半径0. Imm,中心间距0. 8mm，扩散板厚度为3mm。多层扩散粒子层的扩散板的制备上述所有实施例中多层扩散粒子层扩散板的生产方法的具体实施方式
采用塑料 挤出成型机为主要生产设备，依次按照以下步骤进行备料按照透明树酯基板层8，扩散粒子层9a和9b所用的材料，分别按其重量百 分组成称重、拌合、除湿，再将扩散粒子层9a、扩散粒子层9b和透明树脂基板中间层8分别 加入三台挤出机中。加热塑化将透明树 酯基板层8所用的材料挤出成型机并加热塑化成粘流态，将 扩散粒子层9a和9b所用的共混材料挤出成型机并加热塑化成粘流态。共挤将经加热塑化成粘流态的透明树酯基板层8和扩散粒子层9a和9b所用的 材料同时导入，在多头挤出机共挤复合成一体的制品。
微细结构处理将带有微结构片材制成圆柱状，其安装在微纳米压印机中，再压出 的多层扩散粒子层表面滚压出微细结构。后处理将共挤复合成一体的制品经辊压定型、附保护膜后，再切割成制品。 多层扩散粒子层的扩散板的 评价利用上述设备制造出评估比较样品，分别是纯聚甲基丙烯酸甲酯扩散板(比较实 施例1)、带聚碳酸酯扩散粒子聚甲基丙烯酸甲酯扩散板(比较实施例2)、上下表面刻有微 结构的聚甲基丙烯酸甲酯扩散板(比较实施例3)、上下表面刻有微结构及带聚碳酸酯扩散 粒子的聚甲基丙烯酸甲酯扩散板(比较实施例4)。实验测试设备基于9点法，采用ST-80C型数字照度计，借助移动平台调整照度计探头在X、Y方 向的位置，对实施例1至实施例21、比较实施例1、比较实施例2、比较实施例3和比较实施 例4的实现逐点测量，测出出光面测点的出光均勻度。利用上海机密科学仪器有限公司的WGT-S透光率/雾度测定仪对实施例1至实施 例10、比较实施例1、比较实施例2、比较实施例3和比较实施例4进行操作，测出出光效率 透光率。结果在表1中显示。表权利要求
1.一种具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于包括一层扩散粒子层，一层透明树酯基板制成的中间层，一层扩散粒子层，即三明治结构； 两层扩散粒子层的基体是以高分子透光材料制成，其内均散布着扩散粒子和紫外吸收剂； 扩散板至少一外表面具有微结构；透明树酯基板的中间层制作成各种曲面形状。
2.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于所述高分子透 光材料选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共混物及聚苯乙烯 的其中之一。
3.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于所述扩散粒子 层内的扩散粒子选用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共混物、 聚苯乙烯、氧化硅、硅、三聚氰胺、碳酸钙、铁氟龙、二氧化钛及二氧化硅中的一种或两种或 两种以上；扩散粒子占当层扩散粒子层的重量百分数0. 001% _5%，扩散粒子直径大小在 IOnm-IOOnm之间，扩散粒子折射率与扩散粒子层基体折射率的差异在大于0. 001。
4.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于紫外吸收剂占 当层扩散粒子层的重量百分数为0. 001% -0. 3%。
5.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于透明树脂基板 材料选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共混物及聚苯乙烯的 其中之一。
6.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于透明树脂基板 中间层是平面、灯泡曲面、球面、NURB曲面，圆柱面、椭球面的其中之一。
7.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于扩散板微结构 是半球结构、棱镜结构、金字塔结构、矩形透镜、半椭圆球结构、圆锥结构、抛物曲面结构、 SPLINE曲面结构、NURB曲面结构的其中之一。
8.根据权利要求1所述的具有多层扩散粒子层的扩散板，其特征在于扩散板表面的 微结构排列方式是三角形排列、正六边形排列、矩形排列、放射状排列、圆形排列、多项式排 列、椭圆形排列的其中之一。
全文摘要
一种多层扩散粒子层的扩散板属于扩散板领域。该扩散板包括一层扩散粒子层，一层透明树酯基板制成的中间层，一层扩散粒子层，即三明治结构。两层扩散粒子层的基体是以高分子透光材料制成，其内均散布扩散粒子和紫外吸收剂。本发明的扩散板至少一外表面具有微结构，以达到提升光效能及扩散效能。同时考虑扩散板更广的使用范围，透明树酯基板的中间层制作成各种曲面形状。
文档编号B32B27/14GK102147488SQ2011100599
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者何晓祥, 吴大鸣, 庄俭, 张亚军, 郑秀婷 申请人:北京化工大学