CN104626528B - 一种光学扩散膜片制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学扩散膜片制作方法，其步骤包括(A)以一刀具刻画一模仁，于模仁表面刻画第一维度方向正交第二維度方向形成具有波峰与波谷格子狀一凹凸结构；(B)将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用一光源曝光固化，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构；(C)对膜片进行裁切制成一光学扩散膜片。因此，本发明光学扩散膜片制作方法不仅可制作大面积且低成本的光学扩散结构，光线经过光学扩散膜片时，通过凹凸结构的调控达到光线扩散及均匀化作用，因此使光学扩散膜片同时具有良好的扩散性与光场调控功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学扩散膜片制作方法，尤其涉及一种具有凹凸结构的光学扩散膜片的制作方法。
背景技术
扩散片的制作可分为两大类，一种是串珠型，亦即是将不同于基材折射率的粒子混掺于基材中，但其扩散性与透光率不易兼顾；另一种为压花型，亦即在膜片表面形成可扩散光的微结构，其表面形貌可分为随机形貌、规则形貌与波浪型形貌，其中波浪型形貌的制作通常采用雷射加工法刻印所需的模仁，通过控制雷射光能量的强度与光束大小来决定形貌变化，虽然波浪型形貌的微结构扩散性高，但限于目前的加工技术，仍无法制作出大面积扩散片，且制程需镭射曝光、显影、电铸与翻模步骤，导致成本高而造成使用性受限。
发明内容
故为解决上述无法制作大面积光学扩散膜片且成本高的问题，本发明的目的在于提供一种光学扩散膜片制作方法，当制作一凹凸结构时，制程中不需翻模，亦无需以电铸或热压等方式成型模仁或基板; 当制作二维以上的格子状结构时，制程中可视需求进行翻模，翻模方式包括电铸或热压等方式以成型模仁或基板，因此本发明可制作大面积的扩散片，相较传统镭射加工法刻印方式，不仅节省制程时间且对扩散结构形貌可精准控制，并降低制程成本，还可提供同时具有扩散与光场调控功能的扩散片，且应用于照明模块中时，更可减少其他扩散片的使用而达到薄型化的需求。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种光学扩散膜片制作方法，包括如下步骤：(A)以一刀具刻画一模仁，于模仁表面形成一凹凸结构；(B)将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用一光源曝光固化，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构；(C)对膜片进行裁切制成一光学扩散膜片。其中步骤A所述刀具刻画模仁时，可以相同深度刻画或是变化刻画的深度，于模仁表面形成凹凸结构，且凹凸结构可经由二次以上的刻画加工，形成二维以上的格子状结构。
其中步骤A所述模仁可以为一滚筒模仁或一平面模仁，并且滚筒模仁与平面模仁可以为塑料、金属或金属合金材质。刀具可以为一钻石、金属、金属合金或其他硬度大于模仁的材质。模仁表面的凹凸结构的周期可为1µm～1mm之间，其波峰与波谷的深度差可在1µm～1mm之间，且凹凸结构可为正弦形、非球面形或多边形。其中步骤B膜片可为聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酸甲酯、或聚甲基丙烯酸等高分子材质；光源可以为紫外线、黄光、红外线、X射线、伽马射线或电子束。
一种光学扩散膜片制作方法，其步骤包括A.一刀具刻画一模仁时，变化刀具刻画的深度，于模仁表面形成一凹凸结构；B.将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用热压转印，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构；C.对膜片进行裁切。其中步骤A所述刀具刻画模仁时，可以相同深度刻画或是变化刻画的深度，于模仁表面形成凹凸结构，且凹凸结构可经由二次以上的刻画加工，形成二维以上的格子状结构。
其中步骤A所述模仁可以为一滚筒模仁或一平面模仁，并且滚筒模仁与平面模仁可以为塑料、金属或金属合金材质。刀具可以为一钻石、金属、金属合金或其他硬度大于模仁的材质。模仁表面的凹凸结构的周期可为1µm～1mm之间，其波峰与波谷的深度差可在1µm～1mm之间，且凹凸结构可为正弦形、非球面形或多边形。其中步骤B所述膜片可为聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酸甲酯、或聚甲基丙烯酸等高分子材质；热压模仁温度介于360K至480K之间。
因此，本发明光学扩散膜片制作方法，利用刀具刻画模仁，刀具可以相同深度刻画或变化刻画的深度，于模仁表面形成凹凸结构，再以模仁压印涂布胶的膜片，并同时利用光源曝光固化，或利用热压转印，于模仁表面形成与凹凸结构相对应的结构，再对膜片进行裁切制成光学扩散膜片。故当光线经过光学扩散膜片，可通过凹凸结构或二维以上的格子状结构，对发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）光源、小面积光源或背光源进行高度扩散与光场调控的功能，进而达到光线扩散及均匀化的目的。另外，当制作凹凸结构时，制程中不需翻模，亦无需以电铸或热压等方式成型模仁或基板; 当制作二维以上的格子状结构时，制程中可视需求进行翻模，翻模方式包括电铸或热压等方式以成型模仁或基板;相较传统镭射曝光方式，不仅节省制程时间且对扩散结构形貌可精准控制，并降低制程成本，还可制作大面积的光学扩散膜片，并且应用于照明模块中时，更可减少其他扩散片的使用而达到薄型化的需求。
附图说明
图1为本发明的光学扩散膜片制作方法流程图。
图2(a)为本发明的光学扩散膜片制作方法步骤A示意图。
图2(b)为本发明的光学扩散膜片制作方法步骤B示意图。
图3为本发明的光学扩散膜片的电子显微镜图。
图4为本发明具有格子状结构的模仁示意图。
图5(a)为本发明模仁表面第一维度方向的凹凸结构剖面图。
图5(b)为本发明模仁表面第二维度方向的凹凸结构剖面图。
图6(a)为本发明另一实施例模仁表面第一维度方向的凹凸结构剖面图。
图6(b)为本发明另一实施例模仁表面第二维度方向的凹凸结构剖面图。
图7为本发明另一种光学扩散膜片制作方法流程图。
图8为本发明的光学扩散膜片的制作方法步骤B1示意图。
| 1 光学扩散膜片 | 10 模仁 | 20 刀具 |
| 30 凹凸结构 | 31第一维度方向的凹凸结构 | 31′第一维度方向的凹凸结构 |
| 32第二维度方向的凹凸结构 | 32'第二维度方向的凹凸结构 | 40 格子状结构 |
| 50 膜片 | 60 胶 | 70 光源 |
| 80 热压机顶部加热夹头 | 90 热压机底部加热夹头 | 302 波谷 |
| 301 波峰 | 311 周期 | 311' 周期 |
| 312 振幅 | 312' 振幅 | 312' ' 振幅 |
| 321 周期 | 321' 周期 | 322 底角 |
| 322' 底角 |
A 以一刀具刻画一模仁，于模仁表面形成一凹凸结构
B 将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用一光源曝光固化，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构
C 对膜片进行裁切
A1 以一刀具刻画一模仁，于模仁表面形成一凹凸结构
B1 将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用热压转印，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构
C1 对膜片进行裁切
具体实施方式
请参考图1与图4，图1为本发明的光学扩散膜片1制作方法流程图；图4为本发明具有格子状结构40的模仁10示意图。其步骤包括(A)以一刀具20刻画一模仁10，于模仁10表面形成一凹凸结构30；(B)将涂布胶60的一膜片50，经由模仁10于膜片50表面压印，并同时利用一光源70曝光固化，因此于膜片50表面形成与凹凸结构30相对应的结构；(C)对膜片50进行裁切制成一光学扩散膜片1。其中步骤A所述刀具刻画模仁，可以相同深度刻画或是变化刻画的深度，于模仁表面形成凹凸结构30。凹凸结构30可为正弦形、非球面形或多边形，且凹凸结构30的周期可为1µm～1mm之间，其波峰301与波谷302的深度差可在1µm～1mm之间。
对步骤A所述凹凸结构30可经由二次以上的刻画加工形成二维以上的格子状结构40。其加工方向与第一次的刻画方向正交或夹0～90度，加工形状可与第一次的刻画形状不同，以形成二维的格子状结构40，此格子状结构40其刻画外形，自横切面视之亦为正弦形、非球面形或多边形。此外，遇特殊需求时，可对凹凸结构30进行第三次以上的加工，加工方向与第一次及第二次的刻画方向夹角为0～90度，加工形状可与第一次与第二次的刻画形状不同。
当制作凹凸结构30时，制程中不需翻模，亦无需以电铸或热压等方式成型模仁10或基板; 当制作二维以上的格子状结构40时，制程中可视需求进行翻模，通常于压印与所刻画的凹凸结构30相反时进行翻模，翻模方式包括电铸或热压等方式以成型模仁10或基板;相较传统雷射加工刻印方式，不仅节省制程时间且凹凸结构30形貌可精准控制，并降低制程成本。
其中步骤A所述模仁10可以为一滚筒模仁或一平面模仁，并且滚筒模仁与平面模仁可以为塑料、金属或金属合金材质。刀具20可以为钻石、金属、金属合金或其他硬度大于模仁10的材质。步骤B所述膜片50可为聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等材质。光源70可以为紫外线、黄光、红外线、X射线、伽马射线或电子束。
请参考图2(a)、图2(b)、图3，图2(a)为本发明的光学扩散膜片1制作方法步骤A示意图；图2(b)为本发明的光学扩散膜片1制作方法步骤B示意图；图3为本发明光学扩散膜片1的电子显微镜图。在本实施例中使用一硬质铜滚筒模仁以及一单晶钻石刀具进行步骤A，刀具20为一R刀，尖端由半径13微米的轮廓构成，先以刀具20刻画模仁10，控制刀具20刀尖在模仁10表面的横切面方向上行走，刀具20行走的同时刻画既定的深度，此深度值为连续变化的数值，最后于模仁10表面形成具周期性的凹凸结构30，以一周期为例，如使用顶角60度的单晶钻石刀具，从波谷302到波峰301则需分划10圈(次)完成。再进行步骤B，将膜片50涂布紫外光胶后，经由模仁10于膜片50表面滚印，并同时利用紫外线曝光固化，于膜片50表面形成与凹凸结构30相对应的结构，最后再以步骤C对膜片50进行裁切，制成光学扩散膜片1，其每区周期宽为53um，波峰301至波谷302亦为53um，如图3所示。另外，于步骤A中刀具20刻画模仁10表面，行走的同时也可变化刀具20刻画的深度，此深度值为离散的数值，则形成振幅不同的凹凸结构30。
请参考图4、图5(a)、图5(b)、图6(a)以及图6(b)，图5(a)为本发明模仁10表面第一维度方向的凹凸结构31剖面图；图5(b)为本发明模仁10表面第二维度方向的凹凸结构32剖面图；图6(a)为本发明另一实施例模仁10表面第一维度方向的凹凸结构31'剖面图；图6(b)为本发明另一实施例模仁10表面第二维度方向的凹凸结构32'剖面图。将一平面模仁第一次刻画加工，以相同深度刻画，其表面形成第一维度方向的凹凸结构31，周期为311，振幅为312，进一步再以刀尖呈V型的单晶钻石刀具加工另一正交维度，可切削出V型第二维度方向的凹凸结构32，其周期为321，底角为322，再进行步骤B与步骤C，即可得到具有二维的格子状结构40的光学扩散膜片1。因此，光学扩散膜片1表面的格子状结构40，可做为更复杂的控制光场用途。另外，当平面模仁第一次刻画加工，还可变化刻画的深度，其表面形成振幅不同的第一维度方向的凹凸结构31'，周期为311'，振幅为312'与312''，进一步再以刀尖呈V型的单晶钻石刀具变化刻画的深度加工另一正交维度，可切削出V型第二维度方向的凹凸结构32'，其周期为321'，底角为322'，再进行步骤B与步骤C，即可得到具有二维的格子状结构40的光学扩散膜片1。
请参考图7、图8， 图7为本发明另一种光学扩散膜片1制作方法流程图；图8为本发明的光学扩散膜片1制作方法步骤B1示意图。本发明的另一种光学扩散膜片1制作方法，其步骤包括A.一刀具20刻画一模仁10时，于模仁10表面形成一凹凸结构30；B.将涂布胶的一膜片50，经由模仁10于膜片50表面压印，并同时利用热压转印，于膜片10表面形成与凹凸结构30相对应的结构；C.对膜片50进行裁切。其中步骤A所述刀具20刻画模仁10时，可以相同深度刻画或是变化刻画的深度，于模仁10表面形成凹凸结构30，且凹凸结构30可经由二次以上的刻画加工，形成二维以上的格子状结构40。
制作光学扩散膜片1时，将表面具有二维以上的格子状结构40的模仁10及一欲热压印成光学扩散膜片1的膜片50分别热性连接且固定于热压机顶部与底部加热夹头80、90；利用热压机底部加热夹头90控制膜片50的温度介于360K至480K之间，其较佳介于385K至413K之间，以使膜片50处于半熔融状态；接着，将模仁10其具格子状结构40的表面加压于膜片50表面，使模仁10表面的格子状结构40通过热压印技术而转印形成在膜片50表面上，如此即可形成光学扩散膜片1。其中，膜片50可为聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酸甲酯、或聚甲基丙烯酸等高分子材质，其较佳选自聚酸甲酯、或聚乙烯对苯二甲酸酯等高分子材料。
因此，本发明的光学扩散膜片1的制作方法不仅可制作大面积光学扩散结构的光学扩散膜片1，在制作过程中可视需求翻模，通常翻模应用于欲压印与所刻画的凹凸结构30相反时，可节省制作时间并降低制作成本，并且光线经过光学扩散膜片1时，通过凹凸结构30调控达到光线扩散及均匀化作用，使光学扩散膜片1同时具有良好的扩散性与光场调控功能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (20)
1.一种光学扩散膜片制作方法，其步骤包括:
A.一刀具刻画一模仁时，于模仁表面刻画第一维度方向正交第二维度方向夹角大于0度且小于90度，形成具有波峰与波谷格子状一凹凸结构，周期为1µm～1m之间，波峰与波谷的深度差在1µm～1mm之间；
B.将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用一光源曝光固化，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构；
C.对膜片进行裁切。
2.根据权利要求1所述的光学扩膜散片制作方法，其特征在于在步骤A中所述凹凸结构经由二次或三次的刻画加工形成二维的格子状结构。
3.根据权利要求1所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A所述模仁为一滚筒模仁或一平面模仁。
4.根据权利要求3所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于所述滚筒模仁为塑料、金属或金属合金材质。
5.根据权利要求3所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于所述平面模仁为塑料、金属或金属合金材质。
6.根据权利要求1所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述刀具为钻石、金属或金属合金。
7.根据权利要求1所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述刀具刻画模仁，可以相同深度刻画或是变化刻画的深度，于模仁表面形成凹凸结构。
8.根据权利要求1所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述凹凸结构为正弦形、非球面形或多边形。
9.根据权利要求1所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤B中所述膜片为聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸。
10.根据权利要求1所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤B中所述光源为紫外线、黄光、红外线、X射线、伽马射线或电子束。
11.一种光学扩散膜片制作方法，其特征在于包括如下步骤:
A.一刀具刻画一模仁时，于模仁表面刻画第一维度方向正交第二维度方向夹角大于0度且小于90度，形成具有波峰与波谷格子状一凹凸结构，周期为1µm～1m之间，波峰与波谷的深度差在1µm～1mm之间；
B.将涂布胶的一膜片，经由模仁于膜片表面压印，并同时利用热压转印，于膜片表面形成与凹凸结构相对应的结构；
C.对膜片进行裁切。
12.根据权利要求11所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述凹凸结构经由二次或三次的刻画加工形成二维的格子状结构。
13.根据权利要求11所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述模仁为一滚筒模仁或一平面模仁。
14.根据权利要求13所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于所述滚筒模仁为塑料、金属或金属合金材质。
15.根据权利要求13所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于所述平面模仁为塑料、金属或金属合金材质。
16.根据权利要求11所述的光学扩散膜片的制作方法，其特征在于在步骤A中所述刀具为钻石、金属或金属合金。
17.根据权利要求11所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述刀具刻画模仁，可以相同深度刻画或是变化刻画的深度，于模仁表面形成凹凸结构。
18.根据权利要求11所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤A中所述凹凸结构为正弦形、非球面形或多边形。
19.根据权利要求11所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于在步骤B中所述膜片为聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸。
20.根据权利要求11所述的光学扩散膜片制作方法，其特征在于步骤B中热压温度为360K至480K之间。
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