CN100470263C - 多段式集光的光学膜片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种多段式集光的光学膜片，其包括一基材薄膜及若干棱镜，所述基材薄膜为高穿透率物质，所述棱镜连结于基材薄膜上，各棱镜间连结形成阵列，且各棱镜包括至少一上棱镜元件及至少一下棱镜元件，该下棱镜元件连结基材薄膜，且下棱镜元件顶峰形成一第一顶峰角，所述上棱镜元件连结下棱镜元件的上端，且上棱镜元件顶峰形成一第二顶峰角，通过所述下棱镜元件的第一顶峰角与上棱镜元件的第二顶峰角使光线在上、下棱镜元件间的光线全反射或折射的光损降低，并通过所述上、下棱镜元件上、下连结成一体而不需通过任何界面元件连结，可以有效提升背光模块的辉度及光通量。本发明还包括用以制造上述光学膜片的方法。

Description

多段式集光的光学膜片及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种多段式集光的光学膜片，特别是指一种应用于液晶显示器的增亮膜，以及在增亮膜的光学微结构上设置多段式不同棱镜角的棱镜微结构，藉以提高增亮膜的辉度和光通量。

背景技术

现有的液晶显示器最主要的功能需求是高亮度，高均匀度及可提高对比度。现有液晶显示器的背光模块，若在模块中加入增亮膜(Brightness enhancementfilm；BEF)或棱镜片(prism film)，便能在不增加电力消耗及灯管数目下，而达到高亮度的功能要求。棱镜片集光原理是通过折射与内部全反射(internal totalreflection)，将从导光板(lightguide)发射到四面八方散乱光线集中至约±35°的正视角(on-axis)方向。现有棱镜片的光学结构，如国际公布号为WO96/23649的PCT国际专利申请及美国发明专利第6,280,063号“Brightness enhancement film”所示的技术，其简单的技术示意图，请参照图1所示，该技术中揭示一棱镜片1，该棱镜片1包括一基材透明薄膜2及其上一棱镜阵列3，该棱镜阵列3由第一平面3a及第二平面3b所组成，每一棱镜顶峰角度约90°。

另外，在美国专利第5771328号“Light directing film having variableheight structured surface and light directing article constructed therefrom”揭示，可通过棱镜顶峰高度的微小变异消除光学耦合(wet-out)现象，以求得最好的集光效果，使观赏者可在正常操作下获得最佳亮度和均齐度。此棱镜片的制备工艺是在一高穿透率的基材薄膜上，均匀涂布感光性UV树脂如亚克力树脂(acrylic resin)，再利用微米压印技术及UV交联量产成型。对于大多数背光模块而言，每置一片棱镜片约可增加60％辉度，2片棱镜片以垂直交叠下更可提升模块辉度约达120％，亦即，在降低耗电量及延长电池使用时间的前提下，可使液晶显示器屏幕的亮度增加2.2倍。在棱镜片的光学结构设计中，影响模块的辉度(luminance)和光通量(luminous flux)的相关结构参数包括：棱镜沟槽角度(groove direction degree)、棱镜结构的高度(height of the prism structure)、基材薄膜厚度(thickness of the basal film)与基材和UV胶折射率(refractive ofthe film and UV resin)，其中又以棱镜沟槽角度对辉度增益值(gain)影响最大。

图1所示的现有棱镜结构设计技术尚有少部分的光损产生，再参阅图2所示，当光线自导光板发出到扩散膜的四面八方散射光进入棱镜结构后，约可分成四种光程运作，第一部分大约有50％的入射光会被反射回来而再次被利用，如图2中的a区所示；第二部分的光通过折射及全反射可增加40％-70％的辉度如图2中的b区所示；第三部分的光自棱镜折射到入空气介质，再次进入邻近棱镜被使用，如图2中的c区所示；但第四部分的折射光无法进入邻近棱镜被使用，而造成光损(light loss)如图2中的d区所示。

除此之外，在相关的先前专利文献方面，例如：美国专利第5,592,332号“Renticular Lens，Surface Light Source，and Liquid Crystal Display Apparatus”揭示以上、下两层凹或凸圆弧形棱镜，以垂直九十度纵横交错的结构与技术，所述上、下层棱镜分开连结耦合不易，且对背光模块的辉度并没有太大的助益；又，美国发明专利第6,277,471号“Brightness enhancement film”揭示现有的单峰棱镜结构，同样有现有液晶显示器的背光模块亮度及均齐度不佳的问题。

有鉴于此，本发明提出一种新颖的棱镜结构，使其减少产生如图2中第四部分的d区的光损，进而可提高背光模块的辉度和光通量。

发明内容

本发明主要目的是提供一种多段式集光的光学膜片，其中，在高辉度增亮膜的基材薄膜表面设有若干棱镜片，该棱镜片包括至少一上棱镜元件及一下棱镜元件，上、下棱镜元件并联复合而成，所述下棱镜元件顶峰形成一第一顶峰角，上棱镜元件顶峰形成一第二顶峰角，所述第一顶峰角与第二顶峰角相互形成对应，通过所述第一顶峰角与第二顶峰角使一些光线全反射及折射的光损降低，且所述上棱镜元件及下棱镜元件上下连成一体，不需通过界面元件连结，可以有效提升背光模块的辉度和光通量。

为达成上述的目的，本发明的多段式集光的光学膜片，包括一基材薄膜及若干棱镜，所述基材薄膜为高穿透率物质，所述棱镜连结于基材薄膜上，且各棱镜间连结形成阵列，且各棱镜包括至少一上棱镜元件及一下棱镜元件，所述下棱镜元件连结基材薄膜，下棱镜元件包括一对下棱镜面，所述上棱镜元件连结下棱镜元件之上；所述上棱镜元件包括一对上棱镜面，该上棱镜面与下棱镜面上、下对应连结，且所述上棱镜面与下棱镜面间形成一夹角。

所述下棱镜元件顶峰形成一第一顶峰角，所述上棱镜元件连结下棱镜元件的顶端，该上棱镜元件顶峰形成一第二顶峰角，通过所述下棱镜元件的第一顶峰角与上棱镜元件的第二顶峰角，使光线于上、下棱镜元件间的光线通过全反射或折射出去的光线的光损降低，并通过所述上、下棱镜元件上、下连结成一体而不需透过任何界面元件连结，可以有效提升背光模块的辉度和光通量。

所述基材薄膜为聚乙烯对苯二甲酸酯。

所述基材薄膜为聚碳酸酯。

所述棱镜的下棱镜元件的下棱镜面的斜面轴线向上延伸交叉形成一第一顶峰角。

所述棱镜的上棱镜元件的上棱镜面的斜面轴线向上延伸交叉形成一第二顶峰角。

所述第一顶峰角大于所述第二顶峰角。

所述棱镜的下棱镜元件的下棱镜面形成的顶峰为三角尖端状。

所述棱镜的下棱镜元件的下棱镜面的顶峰为圆弧状。

所述棱镜的上棱镜元件的上棱镜面的顶峰为三角尖端状。

所述棱镜的上棱镜元件的上棱镜面的顶峰为圆弧状。

于一具高穿透率的基材薄膜上模制成型以多数棱镜于所述基材薄膜上；各棱镜包括一下棱镜元件(含有一对下棱镜面)与至少一上棱镜元件(含有一对上棱镜面)连设于所述下棱镜元件之上；各上、下棱镜元件的各相对应的棱镜面之间形成一夹角。

本发明还提供一种制造多段式集光的光学膜片的方法，包括下列步骤：

A.于一基材薄膜上均匀涂布以第一层(下层)可硬化树脂层；

B.将第二层(上层)耐刮擦材料再均匀涂布在所述第一层可硬化树脂层之上以形成一积层；以及

C.模制微结构于所述积层上，并加以固化、成型为具有多数微结构(包括棱镜)各含有下层元件与上层元件的光学薄膜。

通过本发明的多段式集光的光学膜片及其制造方法，可以有效提升背光模块的辉度和光通量。

附图说明

图1为现有背光模块的棱镜结构示意图；

图2为现有背光模块的棱镜光学反射与折射路径图；

图3为本发明的第一实施例图；

图4(a)为本发明的棱镜折射光回收光线增加辉度的光线路径图；

图4(b)及图4(c)为本发明的棱镜折射光收敛至正视角的光线路径图；

图4(d)为本发明的棱镜无法回收折射光的路径图；

图5为验证本发明棱镜功效的光学仿真机构结构图；

图6为本发明的比较例一、比较例二及操作例一至四中棱镜光学仿真结果的光学轴向光强度数据曲线图；

图7为本发明的第二实施例图；

图8为本发明的第三实施例图；

图9为本发明的第四实施例图；

图10为本发明的第五实施例图；

图11为本发明的第六实施例图。

主要元件符号说明：

1   棱镜片         2    基材透明薄膜

3   棱镜阵列       3a   第一平面

3b  第二平面       4    光学膜片

5   基材薄膜       6    棱镜

61  下棱镜元件     6a   下棱镜面

6b  下棱镜面       62   上棱镜元件

7a  上棱镜元件     7b   上棱镜元件

63  上棱镜元件     8a   上棱镜元件

8b  上棱镜元件     α    夹角

α1  夹角           θ₁   第一顶峰角

θ₂  第二顶峰角     θ₃   第三顶峰角

W   底部宽度       H₁   第一垂直高度

H₂  第二垂直高度   rayl 入射光

A   折射点         γ₁  入射角

γ₂   折射角         N₁  法线向量

ray1 折射光        A   折射点

ray2 折射光        N₂  法线向量

θ₄   夹角          θ₅  折射角

ε₁   夹角          ε₂  折射角

X1～X6 曲线        20  光学仿真机构

10   侧向光源      11  反射镜面

12   导光板        13  反射板

14   散射点          15   扩散膜

16   上棱镜片        17   下棱镜片

18   光线接收面      H₃   第三垂直高度

C    切点            C    切点

D    连接点          D    连接点

E    中点

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施例。

请参阅图3所示，为本发明的多段式集光的光学膜片4的第一实施例，其中，所述光学膜片4包括一基材薄膜5及若干棱镜6，基材薄膜5由一高穿透率物质构成，该基材薄膜5需俱备足够透光清晰度及结构强度，足以应用在特定的光学产品及较佳的抵抗温度及老化，较佳为聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)，或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，但上列基材薄膜材料5的材料揭示仅为便于说明该基材薄膜5的特性，并非用以限制本发明的范畴。

上述的棱镜6设于基材薄膜5之上，且各棱镜6间相邻连结形成棱镜阵列，每一棱镜6包括至少一下棱镜元件61及一上棱镜元件62，所述下棱镜元件61连结于基材薄膜5之上，且所述下棱镜元件61包括一对下棱镜面6a及6b，所述下棱镜面6a与6b斜面轴线向上延伸交叉，使所述下棱镜元件61的顶峰形成一第一顶峰角θ₁，所述上棱镜元件62连结于下棱镜元件61的上端，该上棱镜元件62包括一对上棱镜面7a及7b，上棱镜面7a及7b斜面轴线向上延伸交叉，使上棱镜元件62顶端形成一第二顶峰角θ₂，且所述下棱镜面6a与6b与上棱镜面7a与7b间分别形成一夹角α，使所述上棱镜元件62与下棱镜元件61上、下连结成一体，不必透过任何界面元件，在本发明的第一实施例中，是列举第一顶峰角θ₁>第二顶峰角θ₂为例，且上棱镜元件62的上棱镜面7a与7b斜面轴线向上延伸交叉形成的顶峰形状不限为图3中所示的三角尖端形状，上棱镜元件62顶峰形状也可以是如圆弧(round)的形状。

上述各棱镜6的下棱镜元件61的底部宽度W不加以限制，可为相同宽度或不相同宽度，上棱镜元件62的上棱镜面7a及7b的第一垂直高度H₁及下棱镜元件61的下棱镜面6a及6b的第二垂直高度H₂的大小范围也不加限制，可以通过所述第一垂直高度H₁及第二垂直高度H₂的比例调配，而得到不同的光损控制及辉度和光通量控制与调整。

请再配合图4a、图4b、图4c及图4d所示，显示本发明的多段式集光的光学膜片4于实际光学功能运作上的增亮原理，其中，如图4a所示，为当入射光ray1从基材薄膜5进入棱镜6，对于下棱镜元件61而言，该入射光ray1通过下棱镜面6a经反射到下棱镜元件61内部，再由下棱镜面6b的折射点A折射到空气，按Snell’s定律知，n₁sinγ₁＝n₂sinγ₂，其中n₁，n₂分别为棱镜与空气的折射率，γ₁与γ₂分别为入射角与折射角。若棱镜6以亚克力树脂材料构成为例，n₁＝1.494，空气n₂＝1，若入射光ray1的反射光线与下棱镜面6b沿伸折射点A的法线向量N₁夹角为θ₄，则折射光ray1’与折射点A的法线向量N₁的折射角θ₅＝sin^-1(1.494sin θ₄)，在一些θ₄与棱镜尺寸值，折射光ray1’会直接折射至光学錂镜4外，而无法入射到邻近的棱镜6，因而造成光损。

但以本发明的多段式的光学棱镜4，在相同入射光ray1经由下棱镜面6a反射进入上棱镜元件62后，则会从上棱镜面7b的一折射点A折射一折射光ray2’到空气，若入射光ray1的反射光线与上棱镜面7b的一法线向量N₂的夹角为ε₁，折射光ray2’与折射点A’的一法线向量N₂的折射角为ε₂＝sin^-1(1.494sin ε₁)，由图4a所示，在一些θ₄与棱镜尺寸值，折射光ray2’比折射光ray1’向下偏折进入邻近棱镜6，可以回收光线，进而可达到增加其辉度和光通量的功效。

再如图4b及图4c所示，同理可推，本发明的多段式集光的光学膜片，每个棱镜6经由下棱镜元件61与上棱镜元件62间的多段式的光学棱镜结构，使折射光ray2’比折射光ray1’可收敛到正视角(on-axis)方向，而可增加其辉度及光通量。

不可讳言，此种多段式的光学棱镜结构设计，在一些光线轨迹，无法有效回收，但这些光线在传统的棱镜顶峰角度约90°的棱镜，也是无法回收，见图4d。但基于上述说明，经由本发明的多段式集光的光学膜片4结构，确可有效回收一些光线以增加其辉度。

请再配合图5所示，以下为验证本发明的多段式集光的光学膜片4的实际增加辉度与光通量的功效，现列举若干比较例及操作例的光学仿真以对照显示本发明的功效，其中：

比较例1：

比较例1为现有没有棱镜片只有扩散片下的光学仿真，经由TracePro这套软件作一个初步的验证，其光学仿真结构如图5所示。背光模块的光学仿真机构20是采用侧光式背光模块，侧向光源10是采用冷阴极荧光管(coldcathode fluorescent lamp；CCFL)或发光二极管(LED)，光源经由反射镜面11(reflector)进入导光板12(light guide plate)，再通过反射板13(reflector)的散射点14(scattering dots)，将光线反射回导光板中，防止光源外漏，以增加光线的使用效率，接着光线进入扩散膜15(difluser sheet)以提供一个均匀的面光源，使射出的光线更加均匀，从正面看不到反射点阴影。扩散膜15上放置一光线接收面18。仿真结果如图6中的曲线X1所示，其中图6的曲线X1是一光学设计的光强度对视角的关系图(rectangular candela distribution plot)，供作本发明以下诸实施例的比较、对照之用，且水平轴向坐标轴(x轴)代表视角(ViewingAngle)；垂直轴向坐标(y轴)代表轴向光强度比值。且0度视角轴向光强度比值在此比较例中设为1。

比较例2：

比较例2以现有棱镜面夹角为90°的上棱镜片16与下棱镜片17(prismsheet)二片的顶峰棱线垂直正交置于扩散膜15与光线接收面18之间，这种结构经由TracePro这套软件作一个初步的验证，经由图5的光学仿真机构20仿真，仿真结果如图6中的曲线X2所示。其中图6的曲线X2是一光学设计的矩形烛光分布图(rectangular candela distribution plot)，用来供作本发明的比较、对照之用。

操作例1：

操作例1为本发明的多段式集光的光学膜片4的第一操作例，其中，第一顶峰角θ₁为104°；第二顶峰角θ₂为90°。下棱镜元件61底部宽度W为50μm，第一垂直高度H₁/第二垂直高度H₂＝1/6，该棱镜6的制造方法无限制，选用的材料为高透明材质，此实施例是采用亚克力树脂(acrylic resin)其折射率为1.494。将此实施例的多段棱镜6二片以顶峰棱线垂直正交置于扩散膜15与光线接收面18之间，经由TracePro这套软件作一个初步的验证，并经由图5所示的光学仿真机构20仿真验证，而仿真验证结果如图6中的曲线X3所示，其中图6的曲线X3是本发明的光学设计的rectangular candela distribution plot。由此可见本发明所获得的轴向光强度比值优于现有的轴向光强度比值(X2)。

操作例2：

操作例2为本发明的多段式集光的光学膜片4的第二操作例，其中，第一顶峰角θ₁为104°；第二顶峰角θ₂为94°。下棱镜元件61底部宽度W为50μm，其中第一垂直高度H₁/第二垂直高度H₂＝1/6，棱镜6的制造方法无限制，选用的材料为高透明材质，此实施例是采用亚克力树脂(acrylic resin)其折射率为1.494。将这种光学结构的多段棱镜6二片以顶峰棱线垂直正交置于扩散膜15与光线接收面18之间，经由TracePro这套软件作一个初步的验证，并经由图5所示的光学仿真机构20加以仿真验证，而仿真验证结果如图6中的曲线X4所示，其中图6的曲线X4是本发明的光学设计的矩形烛光分布图(rectangular candela distribution plot)。

操作例3：

操作例3为本发明的多段式集光的光学膜片4的第三操作例，其中，第一顶峰角θ₁为104°；第二顶峰角θ₂为94°。下棱镜元件61底部宽度W为50μm，其中第一垂直高度H₁/第二垂直高度H₂＝1/2，棱镜6的制造方法无限制，选用的材料为高透明材质，此实施例是采用亚克力树脂(acrylic resin)其折射率为1.494。将这种光学结构的多段棱镜6二片以顶峰棱线垂直正交置于扩散膜15与光线接收面18之间，经由TracePro这套软件作一个初步的验证，并经图5所示的光学仿真机构20加以仿真验证，而仿真验证结果如图6中的曲线X5所示，其中图6的曲线X5是本发明的光学设计的矩形烛光分布图(rectangularcandela distribution plot)。

操作例4：

操作例4为本发明的多段式集光的光学膜片4的第四操作例，其中，第一顶峰角θ₁为104°；第二顶峰角θ₂为94°。下棱镜元件61底部宽度W为50μm，其中第一垂直高度H₁/第二垂直高度H₂＝2/3，棱镜6的制造方法无限制，选用的材料为高透明材质，此实施例是采用亚克力树脂(acrylic resin)其折射率为1.494。将这种光学结构的多段棱镜6二片以顶峰棱线垂直正交置于扩散膜15与光线接收面18之间，经由TracePro这套软件作一个初步的验证，并经图5所示的光学仿真机构20加以仿真验证，而仿真验证结果如图6中的曲线X6所示，其中图6的曲线X6是本发明的光学设计的矩形烛光分布图(rectangularcandela distribution plot)。

以下是将上列的比较例1、比较例2及本发明的第一操作例～第四操作例间的仿真验证数据加以列表如下以兹对照，其中：

 

项目\数据别	0度视角发光强度(luminous intensity)比值	0度视角辉度(luminance)比值	光通量(luminous flux)比值
				第一比较例	1.0	1.0	1.0

 

第二比较例	1.72	1.55	1.62
				第一操作例	1.85	1.73	1.89
第二操作例	1.77	1.65	1.84
				第三操作例	1.74	1.63	1.79
第四操作例	1.77	1.65	1.80

注：上列第二比较例、第一操作例～第四操作例各栏的值是相对于第一比较例而论。

由上表结果中可以明显验证本发明的多段式集光的光学膜片4的0度视角轴向发光强度、0度视角轴向辉度及光通量等数据均优于第一比较例及第二比较例，其中最佳的实施例状态为第一顶峰角θ₁大于第二顶峰角θ₂的条件下，可以产生最佳的辉度及光通量。

请再配合图7所示，为本发明的多段式集光的光学膜片4的第二实施例，其中，显示棱镜6包括一下棱镜元件61、两上棱镜元件62及63，所述上棱镜元件62与下棱镜元件61以如同图3所示的上、下连结构方式组合，而上棱镜元件63则包括一对上棱镜面8a及8b，上棱镜面8a及8b分别对应直接连结至所述上棱镜元件62的两上棱镜面7a及7b，使所述上棱镜元件63结合于上棱镜元件62之上，且上棱镜面8a及8b与上棱镜面7a及7b间形成一夹角α1，上棱镜面8a及8b的斜面轴线向上延伸交叉形成一第三顶峰角θ₃，而经由此下棱镜元件61、两上棱镜元件62及63的上、下连结结构，上棱镜元件63的上棱镜面8a及8b还形成有一第三垂直高度H₃，再根据上述的第一顶峰角θ₁、第二顶峰角θ₂、第三顶峰角θ₃、下棱镜元件61底部宽度W、第一垂直高度H₁、第二垂直高度H₂如及第三垂直高度H₃等结构及参数而亦可达到上列图3～图6所列举本发明使液晶显示器的背光模块增加辉度及光通量的功效，且同理可证，在第一顶峰角θ₁>第二顶峰角θ₂>第三顶峰角θ₃等条件下为最佳实施例，可使棱镜6整体产生最佳的增加辉度及光通量的功效。

请再参阅图8所示，为本发明的多段式集光的光学膜片4的第三实施例，其中，显示该棱镜6的下棱镜元件61的下棱镜面6a及6b向上延伸形成的顶峰形状为圆弧形状，而上棱镜元件62的上棱镜面7a及7b向上延伸的顶峰形状为三角尖峰形状，且下棱镜元件61的圆弧形顶峰与上棱镜元件62间的连结结构与位置不限，在本发明中是列举下棱镜元件61的圆弧形顶峰两侧与上棱镜元件62的两连接点D及D高于下棱镜元件61的圆弧形顶峰两侧下缘与下棱镜面6a及6b的切点C及C的连结结构及位置为其说明的实施例，而此种下棱镜元件61与上棱镜元件62的组合仍可达到上述本发明使液晶显示器的背光模块增加辉度及光通量的功效。

请再配合图9所示，为本发明的多段式集光的光学膜片4的第四实施例，其中，显示棱镜6的下棱镜元件61的下棱镜面6a及6b向上延伸形成的顶峰形状为三角尖峰形状，而上棱镜元件62的上棱镜面7a及7b向上延伸的顶峰形状为圆弧形状，且上棱镜元件62的圆弧形顶峰与下棱镜元件61间的连结结构与位置不限，在本发明中是列举下棱镜元件61的三角尖端顶峰连结至上棱镜元件62的圆弧形顶峰的中点E的连结结构及位置为其说明的实施例，而此种下棱镜元件61与上棱镜元件62的组合仍可达到上述本发明使液晶显示器的背光模块增加辉度及光通量的功效。

请再参阅图10所示，为本发明的多段式集光的光学膜片4的第五实施例，其中，显示棱镜6的下棱镜元件61的下棱镜面6a及6b向上延伸形成的顶峰形状为三角尖峰形状，而上棱镜元件62的上棱镜面7a及7b向上延伸的顶峰形状为三角尖峰形状，而上棱镜元件63的上棱镜面8a及8b向上延伸的顶峰形状为圆弧形状，而此种下棱镜元件61、上棱镜元件62及上棱镜元件63的组合仍可达到上述本发明使液晶显示器的背光模块增加辉度及光通量的功效，并且图10所揭示的实施例，仅为本发明便于说明之例，举凡是针对下棱镜元件61的下棱镜面6a及6b向上延伸形成的形状为圆弧形状或上棱镜元件62的上棱镜面7a及7b向上延伸的形状为圆弧形状等单独或下棱镜元件61、上棱镜元件62及上棱镜元件63间任二个元件的顶峰形状为圆弧形状的改变及组合，仍不脱本发明的主张范畴。

请再配合图11所示，为本发明的多段式集光的光学膜片4的第六实施例，其中，显示光学膜片4的基材薄膜5上由图3所示第一实施例中以若干个由下棱镜元件61与上棱镜元件62组成的两段式棱镜6，相邻连结图7所示以若干个由下棱镜元件61、上棱镜元件62及上棱镜元件63组成的三段式棱镜6，而达成本发明增加液晶显示器的辉度和光通量的功效，并通过各棱镜6顶峰高度的微小变异，可进一步消除现有液晶显示器背光模块的光学耦合(wet-out)缺点。而上述的棱镜6阵列的组合，并非以图3与图7所示的两段或多段式棱镜6组合为限，举凡是将如图8～图10所示的第三实施例～第五实施例所示的棱镜6与该图3及图7所示的第一实施例与第二实施例间至少两种棱镜6的相邻连结成棱镜阵列的光学膜片4结构，也不脱本发明的主张范畴。亦即通过不同高度的多段式棱镜6以高低间隔交错(syntactic)排列成阵列或以无规则方式(atactic)排成阵列可以消除现有背光模块的光学耦合(wet-out)现象，可大幅改善液晶显示器的辉度和光通量。

以上图3～图11所示本发明的多段式集光的光学膜片，其中，所揭示的说明内容及图式，仅为便于说明与阐明本发明技术内容及技术手段所列举较佳实施例的一方面，并非用以拘限本发明的范畴，举凡是针对本发明的结构、技术与手段所作的等效元件替换与置换，当不脱本发明所主张的范畴，其范围将由权利要求的范围来界定。

本发明上述多段式集光的光学膜片，可于一基材薄膜上，直接成型具有上、下棱镜元件的所述棱镜。

但本发明位于上层的上棱镜元件62较易被刮擦、磨损，故各棱镜如能令下棱镜元件61以成本较低廉的材料制作，而位于上方的上棱镜元件62方选用耐刮擦的材料(其价格较高)，而不必上、下棱镜元件均以耐刮擦的昂贵材料制作，如此可大降光学薄膜的制作成本。

例如下层(第一层)选用较廉价的可硬化树脂，而上层(第2层)方选用耐刮擦材料包含纳米级高分子基复合材料，这样可降低制作成本。

有关上述制造本发明含微结构的多段式光学膜可使用不同方法制造，例如包含下列步骤：(a)预备一纳米级高分子基复合材料；(b)将第一层可硬化树脂(curable resin)均匀涂布在一基材薄膜层(supporting layer)表面后；(c)将第二层纳米级高分子基复合材料再均匀涂布在可硬化树脂表面上；(d)将双层的高分子材料置入微结构模仁的内部并填满模穴(此时双层材料的界面并非一定要一直线，因为在充填过程的模流会造成界面的扰动)；(e)固化双层的高分子材料及(f)脱模制得多段式光学膜。其中所述可硬化树脂可为光硬化型或热硬化型树脂。本实施例使用的高分子基复合材料是使用感光性压克力树脂。光学薄膜基层(supporting layer)须具备足够透光的清晰度，及结构强度足以应用在特定的光学产品及较佳的抵抗温度和老化。常用的基层包括聚乙烯对苯二酸酯(PET)、苯乙烯-丙烯(styrene-acrylonitrile)、醋酸纤维素丁酸盐(cellulose acetate butyrate)、醋酸纤维素丙酸盐(cellulose acetate propionate)、纤维素醋酸三酯(cellulose triacetate)、聚醚(polyether sulfone)、聚甲基苯烯酸酯(polymethylmethacrylate)、聚氨酯(polyurethane polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚对叙二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)。本实施例使用的光学薄膜基层为聚乙烯对苯二酸酯(PET)。纳米级高分子基复合材料是由交链型高分子基材和纳米级无机物填充物均匀混合及给予光或热硬化而成。其中高分子基材可由一稀释溶剂(diluter)、寡聚物(oligomers)、单体(monomers)及相对应的光起始剂(photoinitial)及添加剂交链及其它有用的添加剂，如表面活性剂、抗静电剂及其它可能的组成。纳米级无机颗粒的折射率最好大于1.56。其中表面改质的纳米无机颗粒均匀分散于在高分子基材，可大量增加耐用性和折射率或其它光学性质，且表面改质的纳米颗粒可增加纳米颗粒和树脂的兼容性，使纳米颗粒均匀分布在高分子树脂系统中，且可增加纳米颗粒和高分子树脂间的界面反应，使得组成更加耐用。表面改质的纳米颗粒可为大于1nm或小于100nm的单一颗粒大小或组合颗粒大小的氧化物颗粒。纳米无机颗粒包括金属氧化物，如铝、锡氧化物，锑氧化物，二氧化硅、氧化锆、二氧化钛混合。本实施例使用的纳米级高分子基复合材料是由五个主要成分组成：(1)聚丙烯胺基甲酸乙酯(polyurethane-acrylate；PUA)寡聚物(M：160g)(65wt％)；(2)反应性稀释剂使用己二醇双丙烯酯(hexanediol diacrylate)(28wt％)；(3)二种光起始剂：羟基苯基酮(hydroxyphenylketone)(2wt％)，醯基磷化氢氧化物(acylphosphine oxide)(1wt％)；(4)亲水性黏土(beidelite)：Na₀.₆(Si_3.4Al_0.6)(Al₂)O₁₀(OH，F)₂.nH₂O；(5)黏土表面改质剂:丙烯酸功能化烷基胺(acrylate functionalized alkylammonium)。纳米级高分子基复合材料调制如下：首先将表面改质后的纳米黏土在45℃加入紫外线固化型的UV压克力胶中，并以高速剪切混合搅拌机充分均匀搅拌3小时，接着放在25℃无光下(避免产生聚合反应)超音波槽下5小时以超音波分散形成稳定的纳米黏土分散体系，调制成未固化型纳米级高分子基复合材料。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (1)

1.一种制造多段式集光的光学膜片的方法，其特征在于包括下列步骤：

A.于一基材薄膜上均匀涂布以第一层可硬化树脂层；

B.将第二层耐刮擦材料再均匀涂布在所述第一层可硬化树脂层之上以形成一积层；以及

C.模制微结构于所述积层上，并加以固化、成型为具有多数微结构各含有下层元件与上层元件的光学薄膜。

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