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CN100401158C - 具有微小图案的高分子光学元件及其制造方法 - Google Patents

具有微小图案的高分子光学元件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学元件及其制造方法,该光学元件包含:一个具有一入光面及一出光面的基材,以及一个结合在基材的出光面上并由多数个微小图案所构成的微小图案层,每个微小图案都具有一个弧面,且所述微小图案的弧面是连续紧邻相接。借由所述弧面的紧邻连接,可使光源均匀地穿过微小图案层。而该制造方法包含:制备基材、涂布可硬化树脂、压印成型、加热软化形成所述弧面,以及直接使树脂固化等加工步骤。

Description

具有微小图案的高分子光学元件及其制造方法
技术领域
本发明是涉及一种光学元件,以及制造该光学元件的方法,特别是涉及一种表面具有连续弧形波峰的光学元件,以及用来制造该光学元件的方法。
背景技术
常见的背光模组大致可因为光线来源不同,而有侧光式及直下式的分别,其中侧光式背光模组是利用导光板及反射板将侧向的光源导引到液晶面板,被导引的光线中途会经过例如:扩散膜、增亮膜等等的光学膜片,使灯源的线光线转换成面光源后均匀的投射到液晶面板,而直下式背光模组的光源是直接往液晶面板的方向投射,因此,在设计上不需要导光板,一般是直接在一灯箱的前方装设一片可模糊灯管轮廓,并使模组亮度分布均匀的扩散板,在扩散板和液晶面板间同样设置例如:扩散膜、增亮膜等的光学膜片,使投射到液晶面板的光源更均匀、明亮。
参阅图1、2,为了降低制造成本,在以往的技艺中一种具有扩散及集光功能的复合式扩散装置1,上述扩散装置1包括:一个具有扩散功能的扩散板11,以及多数个等距离地分布在扩散板11的一个出光面111上的增亮柱12,该扩散板11还具有一个和出光面111间隔并邻近图中未示出的灯源的入光面112,为了使增亮柱12集光后的效果更为柔和,在增亮柱12上具有一个远离出光面111的弧面121。
制造时首先制备一片具有扩散功能的扩散板11,然后在扩散板11的出光面111上涂布一层可硬化树脂,再依树脂的性质,选择地以例如:UV灯、加热等等的方式,让树脂硬化形成一个增亮涂层,然后利用光蚀刻的技术在增亮涂层上形成间隔的增亮柱12,再利用加热的方式使所述增亮柱12表面稍微软化形成该弧面121,前述加热的温度是依增亮涂层材料而定,例如:该增亮涂层若是环氧树脂或者压克力系的树脂时,该加热温度大约是55℃。
这种以往的扩散装置1虽然兼具有集光及扩散的效果,但是利用光蚀刻所形成的增亮柱12是间隔的设置,也就是说,该扩散板11的部份出光面111是被增亮柱12覆盖,部份的出光面111未被覆盖,因此,当灯源的光源由扩散板11的入光面112进入,再由出光面111射出时,部份的光源是直接由出光面111投射出来,部份的光源则是经过间隔的增亮柱12射出,造成投射光源的不均匀。
发明内容
本发明的目的是在提供一种具有较佳光均匀度的光学元件,以及用来制造该光学元件的制造方法。
本发明的光学元件包含:一个具有一入光面及一出光面的基材,以及一个结合在基材的出光面上并由多数个纵横交错的微小图案所构成的微小图案层,每个微小图案都具有一弧面,且该微小图案层的弧面是以连续方式紧邻相接。借由所述弧面的紧邻连接,可使光源均匀地穿过该微小图案层。
本发明光学元件的制造方法包含以下步骤:
制备一基材;
涂布可硬化树脂:在基材上涂布一层可硬化的树脂;
压印成型:利用一母板在可硬化的树脂上压印出具有多数连续且紧邻相接的突柱,每个突柱都具有一远离基材的尖端;
加热软化:对所述突柱进行加热,使突柱的尖端软化后向周缘扩散形成连续相接的弧面;及
直接固化:利用一固化源直接作用在尚未硬化的树脂上,并使该树脂固化后形成具有纵横交错且弧面以连续方式接连的微小图案层。
附图说明
下面配合最佳实施例及附图对本发明进行详细说明:
图1是一种以往扩散装置的侧视放大图;
图2是该以往扩散装置的一加工流程简图;
图3是本发明光学元件的一较佳实施例的侧视放大图;
图4是一制造过程简图,该制造方法用来制造如图3所述的光学元件;及
图5是本发明制造方法的一加工流程简图。
具体实施方式
参阅图3,本发明光学元件2的一较佳实施例是一种具有光学功能的物品,具体例可为:液晶显示器的扩散板、增亮膜、反射板、道路反光板、全像照片用的光学板等等的物品,但以上说明只是一些举例,举凡在表面上具有光学功能的微小图案者,都理应为本发明适用的范围。上述光学元件2包含:一个具有扩散效果的基材21,以及一个位在基材21的一个出光面211上的微小图案层22,上述微小图案层22是由多数个纵横交错且彼此连续的微小图案221所组成,每一个微小图案221都具有一个弧面222。也就是说,所述微小图案221的弧面222是以纵横交错且峰峰相连的方式位在出光面211上,在基材21上还具有一个与出光面211间隔并邻近图中未示出的灯源的入光面212。在本实施例中,如果光学元件2是液晶显示器所使用的扩散装置时,该基材21就是具有扩散效果的扩散板,而微小图案层22就是具有增亮效果的增亮膜。
参阅图4、5,为了制造如图3所述的光学元件2,本发明的制造方法包含以下加工步骤:
一、制备基材21:本发明的基材21可选自:聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚酯(Polyester)、环烯烃共聚高分子(Cyclo olefin copolymer)、压克力(Polymethylmethacrylate)等树脂所制成的板材,由于基材21的制造是以往的技术,不再说明。
二、涂布可硬化树脂:本步骤是在基材21的出光面211上涂布一层可硬化的树脂层20,上述可硬化的树脂层20可选自:丙烯酸系(acrylic)树脂、环氧树脂(epoxy)、丙烯酸系-环氧树脂(acrylic-epoxy)、聚氨基甲酸酯(polyurethane)树脂、聚硅氧(silicone)树脂等等,其涂布的厚度可介于1μm~1mm,并以50~200μm为较佳,涂布的方式可以采用旋转或滚轮涂布或者模头涂布。具体的涂布方式可以采用滚筒式涂布机(Roller Coater)及模头挤出式涂布机(Die Coater)等涂布机来进行,在本实施例是采用滚筒涂布的方式来涂布该树脂层20。
三、压印成型:取一块具有凹凸表面的母板在树脂层20的表面进行压印,使树脂层20的表面形成纵横交错且峰峰相连的突柱201,上述突柱201都具有一个远离基材21的尖端202,压印后该母板就离开树脂层20。
四、加热软化:本发明的树脂层20在经过母板压模后,树脂层20尚处于未固化状态,此时依树脂层20材料的不同,对树脂层20施以加热软化的制程,以环氧树脂及压克力系树脂为例,软化的温度设定在55℃左右,经由该温度的加热,原本具有尖端202的突柱201就会稍微软化并往周缘流动,最后形成具有弧面222的微小图案221,此时整个树脂层20仍然还没有硬化。
五、直接固化:本步骤是依可硬化树脂特性的不同,选择不同的固化方式,当本发明选用:丙烯酸系树脂、环氧树脂、聚氨基甲酸酯及聚硅氧树脂等等的树脂为树脂层20时,可以选用紫外线(UV)灯、加热或是电子束(E-Beam)等方式,来使得形成有峰峰相邻的弧面222的树脂层20产生交联及固化的作用,固化后该树脂层20就会形成本发明光学元件2的微小图案层22。
在实际的制造上,该光学元件2的制造方式除了可以上述制造方法来制备外,也可以直接在母板的压印面上形成对应于所述微小图案221的弧面222的模穴,并借由母板压印在树脂层20上以及固化等动作,可以直接在树脂层20上形成具有连续相接的弧面222的微小图案层22。
由以上说明可知,本发明使微小图案层22上的微小图案221具有弧面222,且使所述弧面222以纵横交错且连续方式连接地位在基材21的出光面211上的构造,不仅未见于以往的扩散装置,前述设计更可让光源由出光面211投射出来时,可以全部经过微小图案221的连续弧面222后再投射出来,以产生均匀的光学效果,故本发明该光学元件2及其制造方法不仅新颖,更具有产业上利用性。

Claims (1)

1.一种具有微小图案的高分子光学元件的制造方法,包含以下步骤:
制备一基材;
涂布可硬化树脂:在该基材上涂布一层可硬化的树脂层;
压印成型:利用一母板在可硬化的树脂层上压印出具有多数个紧邻相接的突柱,每个突柱都具有一个远离基材的尖端;
加热软化:对突柱进行加热,使突柱的尖端软化后向周缘扩散形成一个弧面;及
直接固化:利用一固化源直接作用在尚未硬化的树脂层上,并使树脂层固化后形成具有多数连续弧面的微小图案层。
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