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CN100468085C - 多层式光学薄膜的制造方法 - Google Patents

多层式光学薄膜的制造方法 Download PDF

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CN100468085C CNB2006100827630A CN200610082763A CN100468085C CN 100468085 C CN100468085 C CN 100468085C CN B2006100827630 A CNB2006100827630 A CN B2006100827630A CN 200610082763 A CN200610082763 A CN 200610082763A CN 100468085 C CN100468085 C CN 100468085C
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Abstract

一种多层式光学薄膜及其制造方法,其中,该多层式光学薄膜包括:一基层,一具凹凸图案的中间层连设于该基层上,以及一棱镜阵列层形成于该图案中间层之上,由是构成一一体成型的光学薄膜。由其中间层的凹凸图案与棱镜阵列层的折射率差异,产生聚光后进入棱镜内,再通过棱镜内部的全反射及折射来改变光输出的方向,进而限制光的散射以增加亮度及减少光损;固化后中间层的凹凸结构可增加光学薄膜的刚性,进而避免屏幕产生明暗不均的Mura现象;且因棱镜阵列层与中间层的凹凸图案间的相互联锁(Interlocking)而强化其界面接着或键结强度。

Description

多层式光学薄膜的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光学薄膜,尤其是指一种多层式光学薄膜的制造方法。
背景技术
液晶显示器中的背光模块(backlight modulus)一般包含增亮膜(brightness enhancement films;BEF)或棱镜片(prism sheets),该增亮膜或棱镜片能将导光板的出光导向光轴方向,以增加液晶显示器的亮度,进而节省电力,尤其使用在NoteBook电脑的显示器。公知的棱镜片是一种可透光且具棱镜阵列微结构的光学薄膜,该棱镜片是利用棱镜的内部全反射(total internalreflection)及折射(diffraction)来改变光输出的方向,进而限制光的散射以增加亮度及减少光源能量的损耗,相关专利见PCT专利WO96123649号,光学结构见图1,其中棱镜片包含一基材薄膜M3及棱镜阵列如M4、M5、M6、M7、M8,其中基材薄膜M3(或称“支撑层”)与棱镜阵列具一界面Mi。每个棱镜如棱镜M4有第一棱镜面Ma与第二棱镜面Mb,二棱镜面的顶端边线交集而形成一峰顶,其夹角可为70-120度或80-100度间,棱镜面并不需要被定义,仅需彼此倾斜。另外,基材薄膜M3的厚度和棱镜高度间的关系并不重要,各棱镜面Ma或Mb与基材薄膜M3的交角可分别为45度,但此角度决定于面的间隔或峰顶的角度。
该棱镜片的制作是在一高穿透率的基材薄膜上,均匀涂布感光性树脂(如压克力树脂(acrylic resin)),再利用压印技术(imprinting)及紫外光固化交联量产成型。对于大多数背光模块而言,置一片棱镜片约可增加60%的辉度,交叠两片棱镜片使两片的峰顶棱镜线投影地互呈正交,更可提升背光模块辉度约达120%。
然而上述公知的棱镜片结构,当光自导光板发出到四面八方散射光进入棱镜结构后,约有50-55%的入射光会被棱镜内部反射回来而再次被利用,由于入射光在棱镜内多次产生反射及再次被利用,使入射光的能量陆续被棱镜吸收,进而衰减其能量;同时少部份的光从棱镜折射出去无法进入邻近棱镜被使用,而造成光损。另外,由于棱镜片的基材薄膜一般均采用PET或PC热塑性塑胶当基材,这些塑胶基材容易受温度、湿度等环境因素的影响,而产生翘曲(waving)或挫曲(buckling)现象,尤其是靠近光源处。若光学薄膜产生翘曲或挫曲,尤其在灯管侧,易造成漏光现象,使屏幕产生明暗不均的Mura现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种能提升多性能的多层膜光学薄膜及其制造方法,以改善甚至解决上述公知技术的缺陷。
本发明的技术解决方案是:一种多层式光学薄膜,其包括:一基层;一具有凹凸图案的中间层连设于该基层上;以及一棱镜阵列层连设于该中间层上,与该中间层形成相互联锁的凹凸结构,从而构成一积层式光学薄膜。
本发明还包括该光学薄膜的制造方法,包括下列步骤:
(1)于一基层上进行表面处理:于该基层上涂覆一层底胶,或作电晕处理,或作等离子体处理;
(2)以转印、模制成型方式将一感光性或热固性树脂转印或成型于该基层上,以形成具有突部及凹部的凹凸图案中间层于该基层上,在光热下使该中间层的树脂或胶固化定型;以及
(3)以一感光性或热固性树脂或胶转印或成型于该中间层及基层上,使成型为具有棱镜阵列结构的上层,该树脂或胶通过重力或压力充填、浸含、渗流、灌满该中间层的凹部之中,形成棱镜阵列层的根部与基部的凸凹结构,在光热下,令该上层的树脂或胶固化成型为一光学薄膜,其内含有凹凸结构。
本发明还提出另一种制造多层式光学薄膜的方法,包括下列步骤:
(1)于一基层上进行表面处理:于该基层上凹设有多个凹部并于表面上涂覆一层底胶,或作电晕处理,或作等离子体处理;以及
(2)以一感光性或热固性树脂或胶转印或成型于该基层上,成型为具有棱镜阵列结构的上层,该树脂或胶以重力或压力充填、浸含、渗流、灌满该基层的凹部之中,形成棱镜阵列层的根部与基部的凸凹结构,于光热下,令该上层的树脂或胶固化成型为一光学薄膜,其内含有凹凸结构。
本发明的特点和优点是:本发明为一种能提升多性能的多层式光学薄膜,包括:一透明基层,一具凹凸图案的中间层连设于该基层上,以及一棱镜阵列层形成于该凹凸图案中间层之上,由是构成一一体成型的光学薄膜。其中利用中间层的凹或凸图案的材质与棱镜阵列层材质的折射率差异,产生光线聚焦于棱镜内,再将聚焦的光线通过棱镜的内部全反射(total internal reflection)及折射(diffraction)来改变光输出的方向,进而限制光的散射以增加亮度及减少光损;且因棱镜阵列层与具凹凸图案的中间层间的相互联锁(Interlocking)而强化其界面接着或键结强度。同时通过中间层凹凸固化结构以增加光学薄膜的刚性,进而可避免塑胶基材受温度、湿度诸环境因素所影响,而产生翘曲(waving)或挫曲(buckling),而使屏幕产生明暗不均的Mura现象。
本发明的制造多层式光学薄膜的方法,可先将透明基材表面均匀印刷或压印一中间层感光性树脂(如压克力树脂(acrylic resin))或热固化树脂的凹凸图案,再利用压印技术(imprinting)将感光性或光硬化型(photo-curing)(包含UV胶)或热固性(thermo-curing)的树脂,于该印刷层上成型具有多个棱镜单元的棱镜阵列,另该棱镜阵列的底部或根部渗入、饲入、嵌入、插入或模制入该中间层的凹穴内,于胶合、固化、嵌合、扣合、模制成型后,令棱镜阵列层与具凹凸图案的中间层间的凹凸相互联锁(Interlocking)。
附图说明
图1为公知棱镜片的光学结构。
图2为本发明光学薄膜的基层示意图。
图3为本发明于基层上转印该中间层的剖示图。
图4为本发明成型最上层棱镜阵列层的剖示图。
图5为自图3图所采视的俯视图。
图6为自图5修饰的本发明另一实施例,是采自中间层的俯视图。
图7为本发明的另一实施例俯视图(采自中间层)。
图8为本发明的再一实施例俯视图(采自中间层)。
图9为本发明的又一实施例俯视图(采自中间层)。
图10为本发明的另一实施例剖示图。
图11为本发明自图10修饰的实施例。
图12为本发明两层式的光学薄膜组成剖示图。
主要元件符号说明:
1......基层;                        2......图案中间层;
3......棱镜阵列层;                  31......根部;
32......基部;                       21......突部;
22......凹部;                       10......底面;
12......凹部;                       11......基面。
具体实施方式
本发明的技术方案及所具有的优点和功效,可由以下具体实施例配合附图的详细说明而得以明晰。
参阅图2~4,本发明光学薄膜包括:一基层(supporting layer)1,一具有图案的中间层2以及一棱镜阵列层(上层)3。
该具有图案的中间层2连设或一体成型设于该基层1之上,含有多个突部21与凹部22径连于该基层1上,其中在本案中突部若具有曲率者尤佳,但曲率的大小并不加以限制。
由俯视图视之,该突部21可为如图5所示的长条形;或如图6所示的格子型;或如图7所示的同心圆;或如图8所示的小方块形;或如图9所示的圆形或球形结构,其造型不加限制。该突部21或凹部22的形状、排列、结构或设置等等,本发明未加限制。
该基层1的材料可选自:聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)或聚碳酸酯(PC)等的透明塑胶基材。
该具有图案的中间层2的材料可选自感光性或光硬化型(photo-curing)(包含UV胶)或热固性(heat-curing)的树脂等材料。
该棱镜阵列层3选自感光性(含UV胶)或热固型树脂等材料,可与该中间层2采用同一种材料。
该基层1与中间层2及棱镜阵列层3可采用具有相同的折射率或不同的折射率的材料,但以具不相同的折射率者为佳。
如图10、图11所示,该图案中间层2可修饰为具有微透镜(micro-lens)功用的中间层,如图10中具凸透镜结构中间层2的折射率大于上层的棱镜层3,此中间层2的凸透镜还可增加透镜的聚光现象;图11中具凹透镜结构中间层2的折射率小于上层的棱镜层3,此中间层2的凹透镜还可增加凹透镜的聚光现象。
本发明的光学薄膜的制造方法包括下列步骤:
1.于基层1上进行表面处理:
于基层1上涂覆一层底胶(prima coating),或作电晕(corona)处理,或作等离子体(plasma)处理,以促进该基层聚合物的表面与即将转印或成型的中间层2或棱镜阵列层3等胶剂键结的亲和力(affinity),强化积层间的键结,而防止剥离。
2.以转印、模制成型等方式将感光性(含UV胶)或热固性树脂转印或成型于该基层1上,以形成具有突部21及凹部22图案的中间层2于该基层1上,于UV灯等光热或以加热器加热下,令该中间层2的树脂或胶固化定型。
3.以感光性或热固性树脂(胶)转印或成型于该中间层2及基层1上,使成型为具有棱镜阵列(prism array)结构的上层3,该树脂(胶)重力或压力充填、浸含、渗流、灌满该中间层的凹部22之中,形成棱镜阵列层3的根部31与基部32(亦即凸凹结构,尤如图4所示),于UV灯等光热照射下或加热器加热下,令该上层的树脂(胶)固化成型,于脱模后即成棱镜层的光学薄膜,其内含有凹凸结构。
本发明所制得的光学薄膜较诸公知技术具有以下诸优点:
1.中间层的凹凸固化结构(根部31,基部32;凹部22,突部21)形成于光学薄膜内,能增加光学薄膜的刚性,进而避免塑胶基材受光源的温度梯度或湿度诸环境因素所影响而产生翘曲(waving)或挫曲(buckling),而使屏幕产生明暗不均的Mura现象。
2.上棱镜阵列层3与中间层2及基层1之间因该凹凸结构(根部31,基部32;凹部22,突部21)的相互联锁(Interlocking)而强化积层间的键结、锁扣与牢接,不虞剥离,可延长使用寿命。
3.中间层的凹或凸固化结构(根部31,基部32;凹部22,突部21)与棱镜阵列层的折射率差异,使其形成凸透镜与凹透镜效果,将入射光于棱镜内产生聚光后,再通过棱镜内部全反射(total internal reflection)及折射(diffraction)来改变光输出的方向,进而限制光的散射,以增加亮度及减少光损。
有关上述制法中的转印过程,可采用凹板、平板、网板或凸板印刷,本发明未予限制。
本发明可如图12所示,本发明的另一实施例可省略该中间层2,而直接令该基层1的上部成型以多个凹部12与基面11,于转印、成型该上层棱镜积层3的树脂(胶)于该基层1上,令上层3的树脂(胶)浸含、充填、渗流与灌满于该基层1的凹部12,待固化、成型后,上层3与基层1间形成相互联锁的牢结现象,而其凹凸结构(根部31,基部32;凹部12,基面11)可产生聚光后再进入棱镜内,可提升光学片的品质与收视效果。凹凸结构(根部31,基部32;凹部12,基面11)形成于光学薄膜内,遂能增加光学薄膜的刚性,进而避免塑胶基材受温度、湿度诸环境影响而产生翘曲(waving)或挫曲(buckling),进而使屏幕产生明暗不均的Mura现象。
本发明各层材料宜制自透明材质。
本发明的可取实体可于不违本发明的精神及范畴下,作适当的修饰或改变,本发明实不限制。

Claims (4)

1.一种制造多层式光学薄膜的方法,包括下列步骤:
(1)于一基层上进行表面处理:
于该基层上涂覆一层底胶,或作电晕处理,或作等离子体处理;
(2)以转印、模制成型方式将一感光性或热固性树脂或胶成型于该基层上,以形成具有突部及凹部的凹凸图案中间层于该基层上,在光热下使该中间层的树脂或胶固化定型;以及
(3)以一感光性或热固性树脂或胶成型于该中间层及基层上,使成型为具有棱镜阵列结构的上层,该上层的树脂或胶通过重力或压力充填、浸含、渗流、灌满该中间层的凹部之中,形成棱镜阵列层的根部与基部的凸凹结构,在光热下,令该上层的树脂或胶固化成型为一光学薄膜,其内含有凹凸结构。
2.如权利要求1所述的制造多层式光学薄膜的方法,其特征在于,前述步骤(3)中,是以转印的方式将该感光性或热固性树脂或胶成型于该中间层及基层上。
3.一种制造多层式光学薄膜的方法,包括下列步骤:
(1)于一基层上进行表面处理:
于该基层上凹设有多个凹部并于表面上涂覆一层底胶,或作电晕处理,或作等离子体处理;以及
(2)以一感光性或热固性树脂或胶成型于该基层上,成型为具有棱镜阵列结构的上层,该树脂或胶以重力或压力充填、浸含、渗流、灌满该基层的凹部之中,形成棱镜阵列层的根部与基部的凸凹结构,于光热下,令该上层的树脂或胶固化成型为一光学薄膜,其内含有凹凸结构。
4.如权利要求3所述的制造多层式光学薄膜的方法,其特征在于,前述步骤(2)中,是以转印的方式将该感光性或热固性树脂或胶成型于该基层上。
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