CN104129072A - 光学元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学元件，其包括一透明的基材及一透明的光学膜。该光学膜形成在该基材上。该光学膜背离该基材的表面具有微结构图案。该基材的材料为有机聚合物，该光学膜由包含该有机聚合物的单体的紫外胶经过固化得到。本发明还涉及一种光学元件的制造方法。

Description

光学元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学元件及其制造方法。

背景技术

目前的背光模组中的光学元件(比如扩散板、导光板等)一般通过滚轮压印的方法制造。该滚轮压印方法中需要使用具有压印图案的成型滚轮，以在光学元件上形成微结构图案。现在的成型滚轮上的压印图案一般通过激光加工的方法制造。但是由于激光加工后会在加工出的压印图案周围形成火山口状的熔融金属凸块，影响该成型滚轮表面的平整度，从而影响该光学元件的产品良率。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种光学元件及其制造方法，能够有效提高产品良率。

一种光学元件，其包括一透明的基材及一透明的光学膜。该光学膜形成在该基材上。该光学膜背离该基材的表面具有微结构图案。该基材的材料为有机聚合物，该光学膜由包含该有机聚合物的单体的紫外胶经过固化得到。

一种光学元件的制造方法，其包括提供一个圆柱状的原始轮，该原始轮的外圆周面上镀有一层底膜；使用电子雕刻技术在该底膜上形成压印图案，以得到一个成型滚轮；提供一个由有机聚合物制成的基材及一个包括该成型滚轮的滚轮压印设备，使用该滚轮压印设备先将包含该有机聚合物的单体的紫外胶涂布在该基材上，然后将该紫外胶压设在该基材上使该压印图案转印至该光学膜以形成具有微结构图案的该光学膜，然后将具有该微结构图案的该光学膜进行固化，以得到该光学元件。

与现有技术相比较，本发明的光学元件及其制造方法，由于该成型滚轮上的压印图案通过电子雕刻的方法形成，而电子雕刻方法不会在加工成的压印图案周围形成火山口状的熔融金属凸块，使得该成型滚轮表面的平整度较好，且该成型滚轮的精度较高，能够有效提高该光学元件的产品良率。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式的光学元件的结构示意图。

图2是本发明较佳实施方式的光学元件的制造方法的示意图。

主要元件符号说明

光学元件	100
		基材	10
光学膜	20
		微结构图案	21
粘接层	30
		原始轮	101
外圆周面	102
		底膜	103
压印图案	104
		成型滚轮	105
电子雕刻机	106
		滚轮压印设备	200
工作台	210
		放卷机	221
收卷机	222
		第一滚轮压印机	240
第一供料管	241
		第一固化器	243
第二滚轮压印机	250
		辅助轮	251
卷轮	252
		第三滚轮压印机	260
第二供料管	261
		压印轮	262
第二固化器	263
		刀具	300

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明实施方式提供的一种光学元件100，其包括一个透明的基材10、一个透明的光学膜20及一个透明的粘接层30。该光学膜20背离该基材10的表面具有微结构图案21。

该基材10的材料为有机聚合物，该光学膜20由包括该有机聚合物的单体的紫外胶经过固化得到。在本实施方式中，该基材10的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)，简称为压克力树脂。该光学膜20由包含PMMA单体的紫外胶(简称为PMMA紫外胶)经过固化形成。由于PMMA紫外胶包括PMMA单体及光引发剂，该光引发剂在紫外线的照射下吸收紫外光后产生活性自由基或阳离子，引发PMMA单体产生聚合、交联和接支化学反应，使得PMMA单体迅速地进行聚合反应，以生成聚合程度较高的PMMA，因此该PMMA紫外胶能在数秒钟内由液态转化为固态。也就是说，该基材10的材料与该光学膜20的材料相近似，使得该基材10的折射率与该光学膜20的折射率比较接近，因此光线在该基材10与该光学膜20之间发生全反射的机率很低，以有效提高该光学元件100的出射亮度。

该粘接层30设置在该基材10与该光学膜20之间，用于将该基材10与该光学膜20固定的更加牢固。该粘接层30的材料成分包括聚合程度相对于该基材10较低的PMMA分子、溶剂及分散剂等，该溶剂及该分散剂用于使该聚合程度较低的PMMA分子进行均匀分散，以防止该聚合程度较低的PMMA分子之间进行聚合反应。当该粘接层30被烘烤时，该溶剂会挥发，使得该粘接层30的硬度稍微变大，但是由于该分散剂的存在，该聚合程度较低的PMMA分子之间仍然不会进行聚合反应，以保持该粘接层30的粘性。由于该粘接层30的材料与该基材10及该光学膜20的材料相近似，该粘接层30的折射率接近于该基材10的折射率及该光学膜20的折射率，因此光线在该基材10与该粘接层30之间，以及该粘接层30与该光学膜20之间发生全反射的机率很低，对该光学元件100的出射亮度的影响很小。该粘接层30的厚度非常薄(一般为1-2微米)。

由于该光学膜20的材料(固化前的PMMA紫外胶)本身也具有一定的粘性，因此在其他实施方式中，该粘接层30也可省去。

如图2所示，该光学元件100的制造方法包括如下步骤：

S1：提供一个圆柱状的原始轮101，该原始轮101的外圆周面102上镀有一层底膜103。在本实施方式中，该底膜103由硬质铜制成。

S2：使用电子雕刻技术在该底膜103上雕刻出多个压印图案104，以得到一个成型滚轮105。电子雕刻技术是利用电子雕刻机106，按照光电原理，控制雕刻刀雕刻出所需图案的技术。电子雕刻产生的碎屑通过吸尘器就可清理干净，且不会在加工成的压印图案104周围形成火山口状的熔融金属凸块，使得该成型滚轮104表面的平整度较好，且该成型滚轮105的精度较高，能够有效提高该光学元件100的产品良率。

S3：提供一个由有机聚合物制成的基材10及一个包括该成型滚轮105的滚轮压印设备200，使用该滚轮压印设备200在该基材10上形成该光学膜20，以得到该光学元件100。同时还可使用该滚轮压印设备200在该光学膜20上设置一层保护膜40，用于保护该微结构图案21。在其他实施方式中，该保护膜40也可省去。

S4：使用一个刀具300将该光学元件100裁切成所需的尺寸。

具体的，该滚轮压印设备200包括一个工作台210、一个放卷机221、一个收卷机222，及在该工作台210的上方且沿该基材10的传输方向上依次设置的一个第一滚轮压印机240及一个第二滚轮压印机250。该步骤S3还包括如下步骤：

S31：将该基材10放置在该工作台210上，且该基材10的一端缠绕在该放卷机221上，另一端固定在该收卷机222上，该放卷机221与该收卷机222之间间隔一定距离，然后对该基材10进行清洁。在本实施方式中，该基材10的材料为聚合程度较高的PMMA。

S32：使用该第一滚轮压印机240在该基材10上形成该光学膜20。具体的，该第一滚轮压印机240包括从该放卷机221到该收卷机222的方向上依次设置一个第一供料管241、该成型滚轮105及一个第一固化器243。该第一供料管241将液态的包含该有机聚合物的单体的紫外胶涂布在该基材10上，该基材10通过该成型滚轮105及该工作台210之间的间隙，使得该成型滚轮105将该紫外胶压设在该基材10上并使该压印图案104转印至该光学膜20以形成具有微结构图案的该光学膜20，然后该第一固化器243将该光学膜20进行固化。在本实施方式中，该第一固化器243为紫外光源，该有机聚合物为PMMA。

S33：使用该第二滚轮压印机250将该保护膜40压设在该光学膜20上，从而得到该光学元件100。具体的，该第二滚轮压印机250包括从该放卷机221到该收卷机222的方向上依次设置一个辅助轮251及一个卷轮252。该辅助轮251及该卷轮252的外圆周面均为光滑表面。该保护膜40的一端缠绕在该卷轮252上，另一端绕过该辅助轮251面向该第一滚轮压印机240的侧面，然后放置在该辅助轮251与该工作台210之间的间隙中，该形成有该光学膜20的基材10通过该辅助轮251与该工作台210之间的间隙，使得该辅助轮251将该保护膜40压设在该光学膜20。

S44：使用该收卷机222对该光学元件100进行收卷。

可以理解，若需要在该基材10与该光学膜20之间设置该粘接层30，则该光学元件的制造方法中的步骤S32之前还包括使用该第三滚轮压印机260在该基材10上形成该粘接层30的步骤S32a。具体的，该滚轮压印设备200还需包括第三滚轮压印机260，该第三滚轮压印机260包括从该放卷机221到该收卷机222的方向上依次设置一个第二供料管261、一个压印轮262及一个第二固化器263，该压印轮262的外圆周面为光滑表面。该第二供料管261将粘稠状的粘接剂涂布在该基材10上，该基材10通过该压印轮262及该工作台210之间的间隙，使得该压印轮262将该粘接剂压印在该基材10上，然后该第二固化器263增加该粘接剂的硬度，以形成该粘接层30。在本实施方式中，该第二固化器263为烘烤器，该粘接剂的材料成分包括聚合程度相对于该基材10较低的PMMA分子、溶剂及分散剂等。

与现有技术相比较，本发明的光学元件及其制造方法，由于该成型滚轮上的压印图案通过电子雕刻的方法形成，而电子雕刻方法不会在加工成的压印图案周围形成火山口状的熔融金属凸块，使得该成型滚轮表面的平整度较好，且该成型滚轮的精度较高，能够有效提高该光学元件的产品良率。同时由于该基板的材料与该光学膜的材料相近似，使得该基板的折射率与该光学膜的折射率也接近，使得光线在该基板与该光学膜的交界处发生全反射的机率很低，从而使得从该光学元件出射的光线数量增多，以增加该光学元件的出射亮度。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学元件，其包括一透明的基材及一透明的光学膜，该光学膜形成在该基材上，该光学膜背离该基材的表面具有微结构图案，该基材的材料为有机聚合物，该光学膜由包含该有机聚合物的单体的紫外胶经过固化得到。

2.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，该基材的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

3.如权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学元件还包括一个粘接层，该粘接层设置在该基材及该光学膜之间，以粘接该基材及该光学膜，该粘接层的材料成分包括聚合程度相对于该基材较低的该有机聚合物分子。

4.一种光学元件的制造方法，其包括提供一个圆柱状的原始轮，该原始轮的外圆周面上镀有一层底膜；使用电子雕刻技术在该底膜上形成压印图案，以得到一个成型滚轮；提供一个由有机聚合物制成的基材及一个包括该成型滚轮的滚轮压印设备，使用该滚轮压印设备先将包含该有机聚合物的单体的紫外胶涂布在该基材上，然后将该紫外胶压设在该基材上使该压印图案转印至该光学膜以形成具有微结构图案的该光学膜，然后将具有该微结构图案的该光学膜进行固化，以得到该光学元件。

5.如权利要求4所述的光学元件的制造方法，其特征在于，该滚轮压印设备包括一个第一滚轮压印机，该第一滚轮压印机包括一个第一供料管、该成型滚轮及一个第一固化器，在使用该滚轮压印设备在该基材上形成该光学膜的步骤中包括如下步骤：使用该第一供料管将该紫外胶涂布在该基材上；使用该成型滚轮将该紫外胶压设在该基材上以形成该具有微结构图案的该光学膜，然后使用该第一固化器将具有该微结构图案的该光学膜进行固化。

6.如权利要求5所述的光学元件的制造方法，其特征在于，该滚轮压印设备还包括一个工作台、一个放卷机及一个收卷机，该第一滚轮压印机设置在该工作台的上方，该第一供料管、该成型滚轮及该第一固化器从该放卷机到该收卷机的方向上依次设置；在使用该滚轮压印设备在该基材上形成该光学膜的步骤之前包括如下步骤：将该基材的一端放置在该工作台上，且该基材的一端缠绕在该放卷机上，另一端固定在该收卷机上，该放卷机与该收卷机之间间隔一定距离。

7.如权利要求6所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在使用该滚轮压印设备在该基材上形成该光学膜的步骤之后还包括在该光学膜上设置一保护膜的步骤。

8.如权利要求7所述的光学元件的制造方法，其特征在于，该滚轮压印设备还包括一个第二滚轮压印机，该第二滚轮压印机包括从该放卷机到该收卷机的方向上依次设置的一个辅助轮及一个卷轮，该保护膜的一端缠绕在该卷轮上，另一端绕过该辅助轮面向该第一滚轮压印机的侧面，然后穿过该辅助轮与该工作台之间的间隙；在该光学膜上设置该保护膜的步骤中包括如下步骤：形成有该光学膜的该基材通过该辅助轮与该工作台之间的间隙，该辅助轮将该保护膜压设在该光学膜上。

9.如权利要求6所述的光学元件的制造方法，其特征在于，在使用该滚轮压印设备在该基材上形成该光学膜的步骤之前还包括在该基材上形成一粘接层的步骤，该粘接层的材料成分包括聚合程度相对于该基材较低的该有机聚合物分子。

10.如权利要求9所述的光学元件的制造方法，其特征在于，该滚轮压印设备还包括一个第三滚轮压印机，该第三滚轮压印机包括从该放卷机到该收卷机的方向上依次设置一个第二供料管、一个压印轮及一个第二固化器，该压印轮的外圆周面为光滑表面，在该基材上形成该粘接层的步骤中包括如下步骤：使用该第二供料管将粘稠状的粘接剂涂布在该基材上；将该基材通过该压印轮及该工作台之间的间隙，该压印轮将该粘接剂压印在该基材上；使用该第二固化器增加该粘接剂的硬度，以形成该粘接层。