專利名稱：一種用于從背面提供照明的面散射導(dǎo)光板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電光源，尤其是一種為信息顯示裝置提供背景照明的面散射光源。
背景技術(shù)：
在已有的顯示裝置，例如液晶顯示器(LCD)中，需要在所顯示的圖形的背面設(shè)置一個面光源。對該光源的基本要求是亮度高、省電且發(fā)光均勻。這里所說的發(fā)光均勻不僅指面光源發(fā)光的各向同性，而且指在所述的面光源的各處所發(fā)出的光亮度基本均勻。
已有技術(shù)中，實現(xiàn)這類面光源的主要手段有以下三類。
第一類面光源由一個薄的透明長方體構(gòu)成一個導(dǎo)光板，并且采用絲印或網(wǎng)印的方法，在該長方體的背面印制出一些例如為白色的顆?；驁D案。所述的顆?；驁D案可以是不均勻的。通常有該薄的透明長方體的兩個側(cè)面設(shè)置多個點光源，例如發(fā)光二極管光源(LED)。選擇適當(dāng)?shù)娜肷浣?，使所述光源發(fā)出的入射光一進(jìn)入該長方體后就在其正面和背面形成全反射。所述的全反射的光線在該長方體的正面會繼續(xù)被全反射，而在背面當(dāng)遇到被印制的不透明的顆?；驁D案時，會在這些顆粒或圖案處形成例如漫散射。所述的漫散射光當(dāng)照射到所述的長方體的正面時，會有相當(dāng)一部分光線由于相對于所述長方體的正面的入射角不滿足全反射的條件而透射出所述長方體的正面。這樣，從整體上就可以使長方體成為一個面光源。這種面光源的缺點是光線的利用率不高，需要在長方體的兩側(cè)設(shè)置較多的點光源，所需的點光源的發(fā)光強(qiáng)度要相對較高。因此，這種裝置的光利用率較低，并且較為費電。
第二類面光源也是一個長方體導(dǎo)光板，其不同之處在于其不是平面的而是一個凸點陣列，并且所述的凸點陣列構(gòu)成了一個反射區(qū)。同樣在該長方體導(dǎo)光板的兩側(cè)設(shè)置多個點光源，這些點光源發(fā)出的光進(jìn)入導(dǎo)光板后一開始也會發(fā)生全反射，隨后會照射到所述的反射區(qū)。從該反射區(qū)出來的光線同樣會有相當(dāng)一部分經(jīng)所述的導(dǎo)光板而出射，而使該導(dǎo)光板形成一個面光源。這類導(dǎo)光板的缺點主要有兩個。一個缺點是很難確定一個理想的凸點陣列。通常技術(shù)人員需采用特定的光學(xué)模擬軟件來設(shè)計所需的凸點陣列。但這類光學(xué)模擬軟件價格昂貴，而且模擬的效果并非理想。因此，客觀上需要進(jìn)行多次模擬和細(xì)節(jié)的調(diào)整，才能設(shè)計出一個較為理想的凹點陣列。這樣就帶來了這種方法的另一個缺點，即每次所模擬出的凸點陣列都需要在相應(yīng)的模具上做很大的改動，以便用所述的金屬后模用例如注塑的手段在透光塑料上成形出所需的凸點陣列。這里需要特別指出的是，所述的凸點陣列并非多個任意形狀的凸點，而是例如較簡單的圓形、矩形等形狀更為復(fù)雜的是菱形、截椎形或其它形狀相對較復(fù)雜、設(shè)計得非常規(guī)整且制造得非常精細(xì)的多個下凹點所組成的陣列。加工出與這樣的凹點陣列相對應(yīng)的金屬注塑模具是非常費工的，需要對初步制造出的金屬注塑模具進(jìn)行精加工，所述的精加工包括進(jìn)行對形狀復(fù)雜點的凹點進(jìn)行精度例如為0.02mm的拋光處理，以使所加工出的導(dǎo)光板具有較佳的散射光分布?？梢韵胂?，在導(dǎo)光板的設(shè)計過程中，需要多次重復(fù)上述的模具改動和加工過程，以便找到一個相對理想的導(dǎo)光板設(shè)計。隨之而來的設(shè)計和加工的工作量是非常大的。而且，對每個尺度不同的光導(dǎo)板，都需要重新進(jìn)行上述費工費力的設(shè)計和加工工作，這實際上構(gòu)成了采用這類導(dǎo)光板的一個設(shè)計和制造方面的瓶頸。
第三類導(dǎo)光板的主體也是一個簡單的長方體透光塑料導(dǎo)光板，在所述透光塑料的注塑過程中根據(jù)需要加入一定量的散射材料，例如散光粉。這種方法的光利用率不高，這意味著導(dǎo)光板的成本會較高，缺點是只能形成均勻分布的反光粉，而難以根據(jù)需要形成一個不均勻的散光粉分布。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種制造面散射導(dǎo)光板的方法，采用較為簡單的方法制作與導(dǎo)光板相關(guān)的高精度且便于調(diào)節(jié)的模具，從而以較低的成本高效率地設(shè)計和制造所述的導(dǎo)光板。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種采用本發(fā)明上述方法的導(dǎo)光板。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種導(dǎo)光板，所述的導(dǎo)光板由高透光性能的塑料注塑而成，具有一個光滑的正面，以及一個可反射光的齒狀的背面，所述的這些反光面所對應(yīng)的模具基本上經(jīng)過機(jī)械拋光處理，各個相鄰的反光面之間的間距可小于1mm。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明公開了一種方法，采用由多個基本上經(jīng)過拋光處理的、預(yù)制的模具薄片相互疊合，構(gòu)成一個齒狀的模具背面，并用該后模在注塑過程中對導(dǎo)光板的背面進(jìn)行成形。本發(fā)明還公開了一種采用這種方法制成的導(dǎo)光板，由透光的塑料材料注塑而成，可廣泛地用作各類小屏幕顯示屏的照射光源，例如作為各類個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手機(jī)、CD、VCD、DVD、EVD、各類小家電顯示屏的照明面光源。另外，本發(fā)明還公開了一種導(dǎo)光板，其背面呈多個細(xì)微的反光面。
具體地說，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明公開了一種面散射導(dǎo)光板的制造方法，所述的導(dǎo)光板用于對至少一個用于顯示字符和圖形信息的、基本上為平面的待顯示部件提供面散射照明光，所述的導(dǎo)光板由高透光性能的塑料注塑成形，具有一個面向需要照明的待顯示部件的正面部分、一個與所述的正面部分相對的背面部分和至少一個側(cè)面部分，所述的側(cè)面部分中的至少一個面向外界的光源，所述的方法包括用注塑的方法對所述的導(dǎo)光板進(jìn)行成形，其特征在于(1)所述的模具的后部由多個相互并排放置的預(yù)制的固體薄片構(gòu)成，所述的多個薄片在與導(dǎo)光板所對應(yīng)的端面基本上經(jīng)過拋光處理，以使這些面呈齒狀的反光面；(2)用所述模具對導(dǎo)光板進(jìn)行注塑成形，使所述導(dǎo)光板的背面也相應(yīng)地呈多個齒狀的反光面；從所述的導(dǎo)光板的至少一個側(cè)面射入的光線在這些曲面被反射時，所反射的光線中的一部分到達(dá)所述導(dǎo)光板的正面并從正面射出，形成照射于所述的待顯示部件的面散射光。
根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，所述的光源為點光源，例如發(fā)光二極管光源。
根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，上述薄片中至少反光面是按照特定的反射光的設(shè)計，經(jīng)過研磨和/或拋光工序加工完成的。
根據(jù)本發(fā)明的方法，所述的模具包括正模、第一側(cè)模、第二側(cè)模、后模和支撐板，所述的這些模具部分的形狀、尺寸和作用并不是一成不變的，其要點在于使它們能夠組合起來，完成導(dǎo)光板的各個面的成形任務(wù)。
例如，根據(jù)本發(fā)明的一個可供選擇的進(jìn)一步的方面，所述的前模用于從正面對導(dǎo)光板進(jìn)行成形，兩個側(cè)模用于從側(cè)面對導(dǎo)光板和后模進(jìn)行固定，支撐板用于從薄片相反于導(dǎo)光板的方向固定后模。又如，根據(jù)本發(fā)明的一個可供選擇的進(jìn)一步的方面，所述的前模和第一側(cè)模、第二側(cè)?？梢詾橐粋€整體，用于固定所述導(dǎo)光板的全部正面以及導(dǎo)光板和后模的兩個側(cè)面。
又例如，如圖2所示的一個例子中，前模從正面和各個側(cè)面對導(dǎo)光板進(jìn)行成形，側(cè)板從各個側(cè)面對所述的薄片疊層進(jìn)行固定，而支撐板從所述的薄片疊層的下方對其進(jìn)行固定。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，各薄片的厚度可以相同，以便于成批地預(yù)制出薄片的坯體，再根據(jù)對各薄片與導(dǎo)光板相接觸的端面的曲面設(shè)計，逐個或逐批地精加工出各個薄片。當(dāng)然，各薄片的厚度也可以彼此不同。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，也可以使每個薄片具有多個相同的反光曲面，以利于用一種相對簡單的方式用較少的工作量加工出多個薄片。這種情況尤其與不同厚度薄片的情形相對應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，各薄片平行疊合以后形成多個平行的凸起(或凹槽，從另一個角度說)。可以將每一行凸起都拋光成從反光意義上的平面，也就是說所加工出的導(dǎo)光板的背面是一個一維的、由多個平行凸棱組成的結(jié)構(gòu)。也可以在各個凸起上再加工出多個規(guī)則的或不規(guī)則的、凹凸不平的象鋸齒狀的凸起或凹陷處，使所述導(dǎo)光板的背面呈二維結(jié)構(gòu)。這種二維結(jié)構(gòu)例如可以采用研磨的方法在垂直于平行凸棱的方向，對所述的后模薄片再進(jìn)行一次有規(guī)則的加工。
本發(fā)明方法所采用的前模、側(cè)模和支撐板可以采用通常的固體金屬。構(gòu)成本發(fā)明方法所采用的后模由多個并排放置的薄片組成。所述的多個薄片同樣也可以采用通常的固體金屬構(gòu)成，因為這類材料較易于用沖壓等方式成形，也易于對其進(jìn)行拋光等精細(xì)加工。該塑料導(dǎo)光板是通過注塑模具成型的，而成型該導(dǎo)光板所需要的模具通常是由模具鋼材制成，而非金屬材料雖然也可以用作后模的材料，但通常不是很可取的。因為不易于對非金屬材料進(jìn)行精磨加工。通常，這些金屬薄片都是由模具鋼磨出來的，再經(jīng)過精密磨床加工而成。
本發(fā)明的一個特點在于成型導(dǎo)光片反射表面所采取的多薄片模塊，因為該模塊可以通過重新排列不同類型的薄片來構(gòu)造不同的反射表面，從而可以很簡易的調(diào)整導(dǎo)光片的性能；在調(diào)整導(dǎo)光片發(fā)射表面這一點上，傳統(tǒng)的模具方法相對來說會比較耗時而且不經(jīng)濟(jì)。
本發(fā)明中所稱的“側(cè)模”，指的從側(cè)面約束注塑件的固體模塊；行業(yè)中經(jīng)常將之稱為固定件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明公開了一種采用上述方法所制成的導(dǎo)光板，所述的導(dǎo)光板由透光的塑料構(gòu)成，包括一個面向所照射的信息顯示裝置的正面部分，多個側(cè)面，以及一個背面部分，所述的背面部分的端部包括多個齒狀的反光面，用于將入射到這些部分的光的一部分穿過所述導(dǎo)光板的正面部分而到達(dá)所述的待顯示部件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明公開了一種用于為一個信息顯示器提供照明面光源的導(dǎo)光板，由透光的塑料構(gòu)成，包括一個面向所照射的信息顯示裝置的正面部分，多個側(cè)面部分，以及一個背面部分，所述的背面部分的端部包括多個齒狀部分，用于將入射到這些部分的光的一部分經(jīng)所述導(dǎo)光板的正面部分而到達(dá)所述的待顯示反光面，其特征在于所述的齒狀反光面基本上為高反光面。所述的高反光面例如可以經(jīng)機(jī)械和/或化學(xué)拋光處理而成，也可以由其它方法形成；還可以象本發(fā)明的另一個方面所述的那樣，采用一個鏡面拋光的模具組件對導(dǎo)光板直接進(jìn)行注塑成形。根據(jù)本發(fā)明的一個進(jìn)一步的方面，所述的導(dǎo)光板背面的各個相鄰的微反光面之間的間距可小于1mm。根據(jù)本發(fā)明的這個方面，所公開的這類導(dǎo)光板與已有技術(shù)的導(dǎo)光板的一個區(qū)別體現(xiàn)在本發(fā)明的這類導(dǎo)光板背面上的多個所述的齒狀反光面的之間的間距可低至0.5mm。本發(fā)明所述的這個尺度實際上可以更小，這取決于實際的需要，以及當(dāng)時這類模具加工技術(shù)所能達(dá)到的水平。
所述的間距為從所述的齒狀反光面上的一個點出發(fā)，在所述的各個齒狀反光面上行走時沿著最短路徑走向另一個相鄰的齒狀反光面時，其行走的齒狀路徑中各相鄰鄰兩個轉(zhuǎn)折點處的距離在總體的行進(jìn)方面上的投影尺度。
例如，對根據(jù)本發(fā)明方法所提供的導(dǎo)光板而言，所述的齒狀反光面之間的間距為形成這些齒狀反光面的多個模具背面的薄片構(gòu)件的厚度。所述的這些模具背面的薄片構(gòu)件厚度彼此之間可以相同，也可以不同。
本發(fā)明所涉及的導(dǎo)光板基本的的組成材料可以為多種聚碳水化合物(polycarbon compounds，PC)，更為可取的是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)。
所述的導(dǎo)光板可以為一個正面和背面都基本上為平面的塊狀塑料體，也可以為一個具有相對復(fù)雜的雙面結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光體，例如背面為具有鋸齒狀的曲面，而正面可以為光滑的平面，也可以為曲率較小的凹面、凸面或由多個曲率彼此相同或不同的復(fù)雜曲面構(gòu)成的塊狀塑料體。平面結(jié)構(gòu)是易于實現(xiàn)的，也較為常見的結(jié)構(gòu)。所述的正面的凹面結(jié)構(gòu)的面散射導(dǎo)光板適于匹配較弱的點光源，用凹面實現(xiàn)較為理想的聚光效應(yīng)，其缺點是導(dǎo)光板的體積相對較大。所述的凸面結(jié)構(gòu)的面散射導(dǎo)光板適于匹配較強(qiáng)的點光源，可以節(jié)省透光塑料的使用量。如前所述，可以考慮在導(dǎo)光板的至少一個局部設(shè)置至少一個較為復(fù)雜的曲面，以實現(xiàn)特殊的照明效果。根據(jù)本發(fā)明，在所述的導(dǎo)光板與信息顯示器之間可以設(shè)置一個漫散射板，以使照射到所述的信息顯示器上的光更均勻。
四

圖1為本發(fā)明方法所針對的、以及本發(fā)明所提供的導(dǎo)光板的一個例子；圖2為構(gòu)成本發(fā)明方法所采用的后模的多個固體薄片構(gòu)件的示意圖；圖3為采用本發(fā)明方法對所述導(dǎo)光板進(jìn)行成形的一個示意圖。
五具體實施例方式
圖1所示了本發(fā)明方法所制造的一個起面散射光源作用的導(dǎo)光板。從中的數(shù)字標(biāo)號1表示所述的導(dǎo)光板，1a表示所述導(dǎo)光板的背面，該背面是一個凸凹不平的表面，從比較宏觀的角度看該表面上分布著多個平行排列的凹槽。這些非平面型的凸起和凹陷點能夠把入射到其上的光的一部分經(jīng)其相對的另一面漫射到所照射于的那個信息顯示器上，成為所述的信息顯示器的面光源。
圖2示出了本發(fā)明所述的多個固體薄片構(gòu)件。從此圖中可以清楚地看出，所述薄片朝上的一面(即與后模在注塑過程中相接觸的一面)有著較為復(fù)雜的顯微結(jié)構(gòu)。左邊的幾個薄片構(gòu)件的頂端較接近于平面，而相鄰薄片之間所形成的槽較淺，而右邊的幾個薄片構(gòu)件的頂端相對于左邊的幾個薄片而言更尖銳，相鄰薄片之間所形成的槽也相對較深。在此例中，各個薄片的厚度是相同的，都為0.8mm，厚度公差為±0.02mm；最左面的一個薄片構(gòu)件頂部的高度為0.1mm，最右面的那個薄片構(gòu)件頂部的高度為0.4mm。最好對每個薄片垂直于薄片方向的垂直面以及該垂直面左右兩側(cè)的斜面都進(jìn)行拋光。在所述的垂直面上進(jìn)行拋光的意義在于使這些反光而具有更好的反光性能。每個這樣的光學(xué)反光面如果采用已有技術(shù)的方法來制造，由于所述的后模是一體化的，實際上幾乎無法實現(xiàn)這種在很小的(例如1mm尺度的)所述的斜面進(jìn)行拋光。僅從這方面而言，本發(fā)明相對于已有技術(shù)有著非常明顯的進(jìn)步。需要指出的是，圖2中只是示意性地給出了多個所述的模具薄片構(gòu)件。這并不是說，實際中各薄片構(gòu)件的端面一定需要采用這種由低到高的布置方案。實際中，可以需要靈活地采用各種厚度、各種端面形狀的模具薄片構(gòu)件，以構(gòu)造理想的反光面組合。
圖3示出了采用本發(fā)明對所述導(dǎo)光板進(jìn)行成形的一個例子，從中可清楚地看到本發(fā)明方法所采用的模具的結(jié)構(gòu)。在該圖中，1表示所述的光導(dǎo)板，2表示前模，3表示多個所述的側(cè)模(圖中示出了兩個側(cè)模)，4表示組成后模的多個平行排列的薄片，5表示所述的支撐板。本實施例給出了一種比較直接的進(jìn)行注塑的方法。所述的注塑法可以大略地分為下面的幾個步驟(1)在支持板5上放置一定數(shù)目的薄片，并將它們固定在所述的側(cè)模之間。例如放置約100個薄片，每個薄片的厚度約為0.8mm。通常相對的側(cè)模之間的間距是一定的。當(dāng)多個薄片疊合在一起時可能會累積出一定的公差，這時可以采取多加或減去例如一個或兩個薄片的方法，使這些薄片的總厚度與所述的側(cè)模之間的間距相匹配。
(2)在側(cè)模之間扣上前模，并且從前模中預(yù)制的注塑孔中向前模與后模之間的空腔之間澆注液態(tài)的導(dǎo)光板塑料。
(3)使前模與側(cè)模相分離，并且用后模中所特意預(yù)制的數(shù)個孔洞中向上施加力，使所注塑的導(dǎo)光板與其下方的后模相分離。
采用本發(fā)明方法制造出的導(dǎo)光板可以廣泛地作為各類小屏幕顯示屏的照射光源，例如作為各類個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手機(jī)、CD、VCD、DVD、EVD、各類小家電的照明面光源。
采用本發(fā)明方法制造出的導(dǎo)光板的一個優(yōu)點是，相對于已有技術(shù)而言，易于實現(xiàn)導(dǎo)光板的單側(cè)照明。例如，在已有技術(shù)的一個雙側(cè)LED點光源方案中，需要在導(dǎo)光板的每側(cè)設(shè)置4個LED光源，共需要設(shè)置8個LED光源。而采用了本發(fā)明方法所制造出的導(dǎo)光板后，對同樣尺寸的導(dǎo)光板，可以只在導(dǎo)光板的一側(cè)設(shè)置4個LED光源。這樣，制造一個顯示裝置的面散射光源，就可以少用4個LED光源，對一個產(chǎn)量達(dá)數(shù)百萬個顯示板的企業(yè)而言，其對成本的削減是非常明顯的。
權(quán)利要求
1，一種面散射導(dǎo)光板的制造方法，所述的導(dǎo)光板用于對至少一個用于顯示字符和圖形信息的、基本上為平面的待顯示部件提供面散射照明光，所述的導(dǎo)光板采用一套模具對一種高透光性能的塑料進(jìn)行注塑成形，具有一個面向需要照明的待顯示部件的正面部分、一個與所述的正面部分相對的背面部分和至少一個側(cè)面部分，所述的側(cè)面部分中的至少一個面向外界的光源，所述的方法包括用注塑的方法對所述的導(dǎo)光板進(jìn)行成形，其特征在于(1)所述的模具的后部由多個相互并排放置的預(yù)制的固體薄片構(gòu)件構(gòu)成，所述的多個薄片在與導(dǎo)光板所對應(yīng)的端面基本上經(jīng)過拋光處理，以使這些面呈齒狀的反光面；(2)用所述模具對導(dǎo)光板進(jìn)行注塑成形，使所述導(dǎo)光板的背面也相應(yīng)地呈多個齒狀的反光面；從所述的導(dǎo)光板的至少一個側(cè)面射入的光線在這些曲面被反射時，所反射的光線中的一部分到達(dá)所述導(dǎo)光板的正面并從正面射出，形成照射于所述的待顯示部件的面散射光。
2，如權(quán)利要求1所述的方法，其中上述薄片構(gòu)件上有關(guān)的反光面是經(jīng)過研磨和/或拋光工序加工完成的。
3，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法所制造出的面散射導(dǎo)光板，由高透光的塑料經(jīng)注塑成形，包括一個面向所照射的信息顯示裝置的正面部分，多個側(cè)面，以及一個背面，所述的背面包括多個齒狀的反光面部分，用于將入射到這些部分的光的一部分穿過所述的正面部分而到達(dá)所照射的信息顯示裝置。
4，一種用于從背面提供照明的面散射導(dǎo)光板，用于為一個信息顯示器提供背面的照明，由透光的塑料經(jīng)注塑成形，包括一個面向所照射的信息顯示裝置的正面部分、多個側(cè)面部分，以及一個背面部分，所述的背面部分包括多個可鏡面反光的齒狀的反光面，用于將入射到這些部分的光的一部分穿過所述的正面部分而到達(dá)所照射的信息顯示裝置，其特征在于所述的齒狀反光面的之間的間距可低至0.5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于從背面提供照明的面散射導(dǎo)光板及其制造方法，所述的導(dǎo)光板用于對基本上為平面的信息顯示器提供面散射照射光，包括用注塑的方法對所述的導(dǎo)光板進(jìn)行成形，其中注塑用的后模由多個相互并排放置的預(yù)制的固體薄片構(gòu)成，所述的多個薄片在與導(dǎo)光板在注塑時所接觸的端面呈齒狀的反光面，以使從所述的導(dǎo)光板的至少一個側(cè)面射入的光線在這些曲面進(jìn)行反射時，所反射的光線中的一部分到達(dá)所述導(dǎo)光板的正面部分并從所述的正面部分射出，形成照射于待顯示部件的面散射光。本發(fā)明還公開了一種導(dǎo)光板，其背面呈多個齒狀的反光面，所述的相鄰的反光面之間的間距可小至0.5mm。
文檔編號G02F1/13GK1828341SQ20051005252
公開日2006年9月6日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者彭宏志, 陳紅光, 段擁政, 李寶華 申請人:西門子威迪歐汽車電子(惠州)有限公司