專利名稱：一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)光體，尤其是一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體與制作方法，可廣 泛應(yīng)用于顯示、照明、背光源等與面光源相關(guān)的各技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由中國(guó)發(fā)明專利CN100508222C披露的現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的基于發(fā)光二極管的面光 源器件的能量利用率仍然比較低。一方面是由于發(fā)光二極管制造技術(shù)本身還在不斷發(fā)展， 其功率效率(Wall-Plug Efficiency)尚有很大的提升空間；另一方面將發(fā)光二極管封裝 成實(shí)用的面光源器件的二次封裝效率(簡(jiǎn)稱二次效率)還比較低，而導(dǎo)光體中的導(dǎo)光板的 導(dǎo)光效率低是一個(gè)重要原因。導(dǎo)光板的導(dǎo)光效率定義為從導(dǎo)光板出光主面出射的總有效光 通量占耦合進(jìn)入導(dǎo)光板的總光通量的百分比。根據(jù)美國(guó)的Lumileds Lighting公司技術(shù)發(fā) 布文檔TP^中披露的數(shù)據(jù)，該公司的一種基于大功率發(fā)光二極管的面光源設(shè)計(jì)的二次效 率最好為50%，其中導(dǎo)光板的導(dǎo)光效率約為60%。導(dǎo)光效率主要決定于導(dǎo)光板的總體結(jié)構(gòu)和散射機(jī)制層的散射原理和構(gòu)造，美國(guó)專 利U. S. Pat. No. 5396350中提到傳統(tǒng)的導(dǎo)光板的導(dǎo)光效率只有10% -20%。在這份專利和 其他幾份專利 U. S. Pat. No. 5461547, U. S. Pat. No. 5359691、U. S. Pat. No. 5854872 中，分別 提出了不同的導(dǎo)光板以及其散射機(jī)制層結(jié)構(gòu)，并對(duì)導(dǎo)光板出射光的方向性和導(dǎo)光效率做出 了不同程度上的改進(jìn)。然而，根據(jù)學(xué)術(shù)期刊APPLIED PHYSICS LETTERS上第83期的文獻(xiàn) ((Highly-efficient backlight forliquid crystal display having no optical films)), 現(xiàn)有的導(dǎo)光板的導(dǎo)光效率的最高水平只能夠達(dá)到60%，其散射機(jī)制層為反射微棱鏡陣列。 這種導(dǎo)光板的無(wú)效出光更少，而且對(duì)有效出光的出光角度實(shí)現(xiàn)了更好的控制；但是它仍存 在導(dǎo)光效率不高且制作困難、成本高等問(wèn)題?，F(xiàn)有的針對(duì)一次光源設(shè)計(jì)的導(dǎo)光板，都是在導(dǎo) 光板與出射主面相對(duì)的主面上排列某種散射機(jī)制層，利用光線入射到散射單元改變?cè)械?反射路徑而從出射主面出射。盡管通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)散射機(jī)制層和散射單元可以最大化導(dǎo)光效 率，但由于光線不可避免的會(huì)從與出射主面相對(duì)的主面透射出射而成為無(wú)效出射光，因此 其導(dǎo)光效率存在一個(gè)原理性的上限而不能達(dá)到更高。目前的導(dǎo)光體僅局限于板狀體的導(dǎo)光板，導(dǎo)光技術(shù)都是用機(jī)械雕刻、印刷網(wǎng)點(diǎn)、激 光雕亥|J、特殊導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)等制作的，仍存在制作工藝復(fù)雜、成本高、性價(jià)比低，難以突破上述 的原理性導(dǎo)光效率上限，同時(shí)板狀的導(dǎo)光體即導(dǎo)光板應(yīng)用面也受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上不足，根據(jù)幾何光學(xué)、物理光學(xué)的透射、折射、反射原理及新電子 薄膜材料及薄膜制備工藝技術(shù)的迅速發(fā)展，提出了一種實(shí)施方便、能較大幅度的提高照度 及顯色性能，制作工藝簡(jiǎn)單、成本低、性價(jià)比高，且還具有環(huán)保、殺菌、醫(yī)療保健、抗靜電、多 功能的覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體與制作方法。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)施的
—種覆蓋有光學(xué)膜層2的導(dǎo)光體，它包含透明實(shí)心幾何體1、光學(xué)膜層2，其特征在 于所述的光學(xué)膜層2覆蓋在厚度> Imm的透明實(shí)心幾何體1外表面；實(shí)心幾何體1 指的是由實(shí)體所填充的空間是實(shí)的空間的立體物(許超、黃丹編著2002年08月第1版《立 體構(gòu)成》PlO頁(yè))。所述實(shí)心幾何體1 至少有一個(gè)外表面是入射面3，至少有一個(gè)外表面是出光面4 ； 入射面3指的是光源6的光線入射到實(shí)心幾何體1內(nèi)部的外表面。出光面4指的是入射到 實(shí)心幾何體1內(nèi)部的光線從實(shí)心幾何體1內(nèi)部出射的外表面。所述實(shí)心幾何體1的外表面上，至少含有一層亞微米或納米顆粒的介質(zhì)膜材料光 學(xué)膜層2，膜層厚度在91nm-5mm。由于任何光學(xué)膜層對(duì)光都會(huì)產(chǎn)生損失，從而降低了出光面4的發(fā)光效率及顯示性 能。為了減小光學(xué)膜層光的損失，特別是對(duì)光的吸收損失，按現(xiàn)有的公知技術(shù)已可制作吸收 率很小數(shù)值的光學(xué)膜層2，應(yīng)用在光學(xué)器件上，如浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)P536頁(yè)(第 23卷第4期1989年7月，《光熱偏轉(zhuǎn)光譜技術(shù)檢測(cè)光學(xué)膜層的吸收率及其定標(biāo)》陳文斌、施 柏煊、黃學(xué)波)披露的光學(xué)薄膜吸收率的測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，它包含透明實(shí)心幾何體(1)、光學(xué)膜層0)，其特征 在于所述的光學(xué)膜層( 覆蓋在厚度> Imm的透明實(shí)心幾何體(1)外表面；所述的實(shí)心幾何體(1)，至少有一個(gè)外表面是入射面(3)，至少有一個(gè)外表面是出光面⑷；所述透明實(shí)心幾何體(1)外表面上，至少含有一層亞微米或納米顆粒的介質(zhì)膜材料光 學(xué)膜層0)，膜層厚度在91nm-5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的光學(xué)膜 層是由一層以上的介質(zhì)光學(xué)膜材料組成的功能性光學(xué)介質(zhì)薄膜層。其膜層的光學(xué)厚度為 9Inm的奇數(shù)倍到195nm的奇數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的光學(xué)膜 層是厚度在0. Olmm 5mm的厚膜層，其厚膜層是將含有平均粒徑在5nm IOOnm的納米二 氧化鈦或改性納米二氧化鈦顆粒材料或粒徑大于0. 78 μ m的二氧化硅、輕質(zhì)硫酸鋇分散于 透明環(huán)氧樹(shù)脂或透明硅樹(shù)脂母體中形成聚合物的固態(tài)光學(xué)介質(zhì)厚膜層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的入射面 (3)，覆蓋的是低折射率膜層(7)，所述的低折射率膜層(7)是折射率小于實(shí)心幾何體材料 折射率的入射膜，其膜層光學(xué)厚度是126nm的奇數(shù)倍到139nm的奇數(shù)倍；或是MgF2、ZrO2, CeF3,膜的光學(xué)厚度分別為U6nm到139nm、253nm到277nm、U6nm到139nm的三層寬帶增 透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的實(shí)心幾 何體(ι)的反射面(5)，覆蓋的是反射膜層(11)，所述的反射膜層(11)，是ao2+sio2多層 反射膜系，其每層膜的光學(xué)厚度分別是126nm的奇數(shù)倍到139nm的奇數(shù)倍；或是每層光學(xué)厚 度均為126nm 139nm的高、低折射率交替的介質(zhì)材料多層反射膜；或是棱鏡反射膜；或是 嵌入在反射面(5)內(nèi)的反射率大于90%的反射膜片；或是粘貼在反射面(5)上的反射率大 于90%的反射膜片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述實(shí)心幾何 體(1)側(cè)入式結(jié)構(gòu)的出光面，覆蓋的是高折射率膜層(8)，所述的高折射率膜層(8)是將平 均粒徑在5nm 15nm、比面積在50m2/g 250m2/g的納米二氧化鈦，按0. 1 % 5%的重量 比分散于光學(xué)透明的環(huán)氧樹(shù)脂或光學(xué)透明的硅樹(shù)脂母體中形成聚合物的光學(xué)固態(tài)介質(zhì)厚 膜層，其膜層厚度在0. Olmm 1mm，透光率> 90% ；或是折射率大于實(shí)心幾何體的折射率， 膜層光學(xué)厚度是126nm的奇數(shù)倍到139nm的奇數(shù)倍、透光率> 90%的功能性光學(xué)介質(zhì)薄膜 層；或是含有比面積在50m2/g 250m2/g、平均粒徑在5 15nm、其膜層光學(xué)厚度是126nm 的奇數(shù)倍到139nm的奇數(shù)倍、透光率> 90%的納米二氧化鈦光學(xué)膜層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述實(shí)心幾何 體(1)直下式結(jié)構(gòu)的出光面，覆蓋的是擴(kuò)散膜層(9)，所述的擴(kuò)散膜層(9)是將光擴(kuò)散劑按 0. 5%的重量比分散于透明的環(huán)氧樹(shù)脂或透明的硅樹(shù)脂母體中形成聚合物的固態(tài)光 學(xué)介質(zhì)厚膜層，其膜層厚度在Imm 5mm、霧度> 80%、擴(kuò)散率> 0. 6、透光率> 80% ；或是 將熒光粉按重量比5% 30%分散于光學(xué)透明環(huán)氧樹(shù)脂或光學(xué)透明硅樹(shù)脂母體中形成聚 合物的固態(tài)光學(xué)介質(zhì)厚膜層，其膜層厚度在0. Imm 3mm、熒光粉的中心粒徑D5tl是8 μ m到·20 μ m ；或是將粒徑大于0. 78 μ m的二氧化硅或輕質(zhì)硫酸鋇，按1 % 5%重量比分散于光學(xué) 透明的環(huán)氧樹(shù)脂或光學(xué)透明的硅樹(shù)脂母體形成聚合物的固態(tài)光學(xué)介質(zhì)厚膜層，其膜層厚度 在 Imm 3mm0
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的實(shí)心 幾何體(1)的出光面，覆蓋的是光觸媒膜層(10)，所述的光觸媒膜層(10)是將平均粒徑 5nm-15nm、比外表面積> 140m2/g的納米二氧化鈦或是將改性納米二氧化鈦顆粒材料，按 0. 10%的重量比分散于環(huán)氧樹(shù)脂或硅樹(shù)脂母體中形成聚合物的固態(tài)光學(xué)介質(zhì)厚膜 層，其膜層厚度在0. Imm 3mm ；或是平均粒徑5nm-15nm、比外表面積> 140m2/g的納米二氧 化鈦、改性納米二氧化鈦顆粒材料的功能性光學(xué)介質(zhì)薄膜層，其膜層的光學(xué)厚度為91. 25nm 的奇數(shù)倍到102. 5nm的奇數(shù)倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的實(shí)心幾 何體(1)是多面體、旋轉(zhuǎn)體或多面體、旋轉(zhuǎn)體相互結(jié)合成的異型幾何體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，其特征在于所述的實(shí)心幾 何體(1)是光學(xué)塑料PMMA、PC、PS、SAN、CR-39、TPX、PET或光學(xué)玻璃、光學(xué)陶瓷。
全文摘要
一種覆蓋有光學(xué)膜層的導(dǎo)光體，它包含透明實(shí)心幾何體、光學(xué)膜層，其特征在于所述的光學(xué)膜層，覆蓋在厚度＞1mm的透明實(shí)心幾何體外表面；所述的實(shí)心幾何體，至少有一個(gè)外表面是入射面，至少有一個(gè)外表面是出光面，至少含有一層亞微米或納米顆粒的介質(zhì)膜材料光學(xué)膜層，膜層厚度在91nm-5mm。本發(fā)明的目的是是對(duì)不同光學(xué)功能的實(shí)心幾何體外表面，用公知的涂膜方法覆蓋相匹配的光學(xué)膜層，使實(shí)現(xiàn)更高效率、更多功能的導(dǎo)光體成為可能。本發(fā)明的導(dǎo)光體不僅可以配合led光源使用也可以配合其他各種光源使用在照明、顯示燈具及背光源，而且還能制成凈化燈具、殺菌燈具、光療燈具、植物光照燈具等。隨著電子薄膜技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)給導(dǎo)光體應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)拓更多的商機(jī)。
文檔編號(hào)G02B1/11GK102081184SQ201010558179
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者吳明番, 柴永芳 申請(qǐng)人:吳明番