TW200949326A - Light directing film and method for making the same - Google Patents

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200949326 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示案大體而言係針對一種光導膜，且特定言之係針 對一種減少及/或隱藏顯示器中之疵點及光耦合同時改良 顯示器之亮度的薄膜。 【先前技術】 * 在彦光式顯示器（backlit display)中，亮度增強薄膜使用 沿視轴引導光之結構’因此增強由觀察者感知之光之亮 ❹ 度。光導膜之代表性實例說明於圖1中。此薄膜1〇可自諸 如丙烯酸、聚碳酸酯、UV@化丙烯酸酯或類似材料之合 適聚合材料加以製造且具有平滑表面14及與該平滑表面相 對之結構化表面12 ^結構化表面12包括線性稜柱形元件16 之陣列，該等線性稜柱形元件並排排列以形成延薄膜長度 架叹的複數個尖蜂17及凹槽18。在使用中，以相對高的入 射角入射至此薄膜之平滑表面14上的光在薄膜之平滑表面 14及結構化表面12處經折射且重新定向成朝向垂直於平滑 ❹ 表面14之軸。此外，以大於臨界角射向結構表面12之光經 歷自稜柱形元件1 6之兩個側表面或小平面2〇之全内反射且 , 經引導返回，其中該光可由反射元件加以再循環。藉由反 . 射、折射及全内反射之組合，薄膜10增加軸上引導之光的 量且減少大角度下引導之光的量。 可將第二片光導膜以稜柱形元件以約9 〇度交又之方式緊 鄰第一片光導膜置放以進一步增加沿視轴引導之光的量:、 圖2以分解圖說明光導膜之交又薄片之定向。在使用中， 139556.doc 200949326 工部薄片1 ο ’之下部平滞矣；，^_ ^ 卜ρ + π表面14可接觸或極接近接觸下部 薄片1 〇之結構化表面i 2。 然而，若長時間地接近地觀察顯示器，即使極小疫點亦 可由肉眼偵測出’且引起觀察者分心。舉例而言，「失真 輸出」在兩表面彼此光學接觸時發生，其引起顯示器表面 區域之中，強度之變化。較亮區域對應於其中存在光耗合 之區域且免度較低的區域對應於較少光麵合，且此變化導 致顯示器具有非均勻外觀。 【發明内容】 "尤其關於用於手持裝置中之小型顯示器的技術發展需要 光學薄膜之進_步發展以更有效地隱藏顯示器疵點同時大 體上保持顯示器亮度。舉例而言，液晶顯示器（lci^面板 透射增加、LCD面板及背光中之漫射降低以及手持裝置中 之間隔公差（spacing t〇lerance)报小且背光結構極薄可引起 習知圖案化薄膜不能有效阻止及/或遮罩之較小尺度之顯 不益疵》點。 本揭示案中所描述之光導膜包括微結構化表面，該微結 構化表面於其上具有微結構排列。表面上之每一微纟士構包 括具有大體上恆定高度之第一區域及具有非恆定高度之^ —區域。第二區域之最大高度大於第一區域之恆定高度， 且第一區域與第二區域具有相同橫剖面形狀。 選擇第二區域之高度以降低微結構化表面與另—顯示組 件之間的光耦合，此在合併有光學薄膜之顯示器中阻止大 面積之失真輸出且減少可見線之出現。選擇每—微結構上 139556.doc 200949326 第二區域之間的週期及/或微結構化表面上第二區域之密 度以提供光麵合之此種降低同時大體上保留薄膜之光學掩 益。因為第一區域及第一區域具有相同橫剖面形狀，所以 微結構化表面可容易地再生，此使得薄膜與具有較複雜隨 機化圖案之薄膜相比製造成本較低。 在一態樣中，本揭示案係針對一種包括結構化主表面之 • 光導膜。結構化主表面包括複數個沿第一方向延伸之微社 構。微結構包括具有恆定高度之第一區域及鄰接於第一區 ❹ 域之第二區域，其中第二區域具有非恆定高度及大於第一 區域之恆定高度的最大高度。第一區域及第二區域具有相 同的侧向橫剖面形狀。 在另一態樣中，本揭示案係針對一種包括第一 之光導物件。第一片光導膜包括結構化主表面，= 構化主表面包括複數個沿第一方向延伸之微結構。微結構 包括第-區域及第二區域，#中第二區域不同於第一區域 ^鄰接於第—區域。微結構在第—區域中具有大體上怔定 尚度且在第二區域中具有大於第一區域之恆定高度約 至約3微米之最大、非恆定高度。第—區域及第二區域具 有相同的側向橫剖面形狀。 光導物件進—步包括第二片光導膜，該第二片光導膜具 有大體上平面表面及與該大體上平面表面相對之結構化表 面。大體上平面表面鄰近第一片光導膜之結構化表面。第 二片光導膜之結構化表面包括沿大致垂m主轴之第 二主轴延伸之複數個微結構。第一與第二片光導膜之間的 I39556.doc 200949326 任何光耦合主要發生於第二區域中。 在又一態樣中，本揭示案係針對—種光學顯示器，該光 學顯不器包括光源、觀覽幕及將光自光源引導至觀覽幕的 光導膜。光導膜具有第一主表面及包括複數個微結構之結 構化第二主表面。微結構具有包括第一區域及鄰近之第二 區域的重複圖案。第-區域具有恨定高度；且第二區域具 有大於第-區域之大體上恆定高度之非恆定、最大高度:、 第二區域之最大高度大於第一區域之恆定高度約〇 5 pm至 約3 μηι。重複圖案具有每平方公分至少2〇〇個第二區域之 特徵岔度，且第-區域及第二區域具有相同的側向橫剖面 形狀。 、 在又一態樣中，本揭示案係針對一種製造光導膜之方 法，其包括切削工具使其具有結構化主表面，其中結構化 主表面包括複數個沿第一方向延伸之凹槽。凹槽包括第一 品域帛區域，其中第二區域不同於第一區域且鄰接於 第區域第一區域具有大體上怪定高度，且第二區域具 有大於第-區域中之大體上值定高度之最大高度。第一區 域及第二區域具有相同的側向橫剖面形狀。該方法進一步 包括塗覆聚合材料至工具以形成薄膜其中薄膜包括對應 於工具中凹槽之微結構排列。 本發月之—或多個實施例之細節陳述於隨附圖式及下文 之實施方式中。本發明之其他特徵、目標及優勢將自實施 方式式以及自申請專利範圍變得顯而易見。 【實施方式] 139556.doc 200949326 圖3 A說明包括微結構排列的光導膜300之一實施例之一 部分’該微結構排列經設計以在薄膜用於顯示裝置時降低 或大體上消除失真輸出同時大體上保留薄膜之光學增益。 薄膜300包括第一主表面302及相對之結構化主表面3〇4。 在圖3A所展示之實施例中’第一主表面3〇2為大體上平滑 的’此申請案中「大體上平滑」意謂大體上光學平坦。然 ' 而’即使大體上光學平坦之表面302亦可視情況包括小結 構之圖案以產生混濁。表面3 〇2可視情況包括微結構之圖 φ 案以達成所要之光學效應（圖3A中未展示）。 結構化表面3 04包括沿圖3 A中指定為jc之第一轴向延伸且 具有大體上恆定高度1^之微結構306之大體上連續圖案。 在圖3A所展示之實施例中，微結構3〇6為線性稜柱形元 件，每一微結構306具有第一侧表面308及第二侧表面 3〇8、然而，如圖3B所示，微結構3〇6不必為連續的，且 表面304可包括無微結構之區域325。 再次參考圖3A中所展示之實施例，側表面3〇8、3〇8,之 ® 邊緣相交以界定尖峰或頂點342。在圖3A所說明之實施例 中，相鄰稜柱形元件之側表面308、3〇8，相交以形成棱柱形 ' 元件之間的線性延伸凹槽344。然而，無需稜柱形元件306 * 之側表面3〇8、308,相交，所以可使得凹槽344根據特定應 用所必需而變得更寬。微結構3〇6之平均間距6可自約5 μπι至約300 μηι廣泛地變化，但已發現約15 至約1〇〇 之平均間距尤其有用。儘管間距Pl在所有稜柱形元件3〇6 之間較佳大體上相同，但此種排列並非必需的，且間距^ 139556.doc 200949326 在整個表面304上可不為恆定的。 圖案中之複數個微結構306中之每一者包括至少一個第 -區域305及至少一個第二區域3〇7,且可根據特定應用所 必需而可視情況包括其他區域(圖3A中未展示其他區域， 但參看例如圖6及以下論述）。每一微結構3〇6中之第二區 域3〇7沿每一微結構之長度方向與第一區域3〇5相鄰。:二 些實施例中，第-區域3〇5安置於兩個第二區域3〇7之間。 第一區域305中之微結構之橫剖面形狀可視薄膜3〇〇之預 定應用而廣泛地變化，且不限於稜柱形狀。第一區域3〇5 之橫剖面形狀可包括（但不限於）三角形、圓形、雙凸透鏡 形、橢圓形、錐形或具有彎曲部分之非對稱形狀。缺而， 為最大化薄膜300之光學增益，大體上三角形之橫剖面形 狀為較佳的，且等腰三角形之橫剖面形狀尤其較佳。第一 ，域305之橫剖面中之三角形的頂點或微結構鳩之間的相 交區域可為平滑的或彎曲的以改變微結構或相鄰凹槽之形 f且提供所要之光學效應’但該等形狀通常降低由微結構 提供之增益。如圖3C所示，微結構3〇6A之主軸亦可傾斜 以達成所要之光學效應。 在圖3A所說明之實施例中，第一區域3〇5中之每一三角 剖面之二面角αι為約90。，但已發現7〇〇·η〇。之二面角 αι適用於大部分應用。 第一區域305具有大體上恆定高度hi。如自結構化表面 304與相對之主表面3〇2之間的且最靠近結構化表面3〇4之 平面（舉例而言’圖3A中之參考面所量測，高度匕可 139556.doc 200949326 自約1 μιη至約175 μιη變化。儘管第一區域之高度心通常較 佳大體上相同，但可在保持良好光學效能之情況下容許高 度之一些變化。舉例而言，在一些實施例中，平均高度& 可變化±0.20 μιη，而在其他實施例中，平均高度^可變化 ±0.10 μιη，且在又其他實施例中，平均高度心可變化士 μπι，同時保持可接受之光學效能。 ❹ 每一微結構306之第二區域3〇7鄰接於第一區域3〇5。在 一些實施例中，第二區域關於第一區域3〇5為不連續的， 此申請案中「不連續」意謂第二區域3〇7在微結構3〇6上不 彼此接觸或重疊。視預定應用而定，第二區域3〇7可以各 種圖案排列於表面304上。舉例而言，第二區域3〇7可隨機 分布於表面304上，或分布可為半隨機的(一些區域為隨機 分布，且一些區域為具有諸如微結構之間最小週期之一些 限制的規則分布第二區域3〇7亦可規則地分布於表面 3〇4上’且規則分布可為週期性的（以恆定間隔重幻或非週 期性的（跟隨非隨機圖案）。例示性規則分布展示於圖祀之 薄膜400中，薄膜400包括在薄棋表面4〇4之上第一區域4〇5 及第二區域407之規則分布（關於第二區域之規則分布之另 一描繪，亦參看圖12)。 —第二區域斯具有每平方公分結構化表面304約200個至 每平方公分結構化表面3〇4約6〇〇〇個之平均密度。在一些 實細，中，第二區域具有每平方公分結構化表面则約綱 個至母平方公分結構化表面304約3500個之平均密度。在 ，、實把例中，第一區域3〇7具有每平方公分結構化表面 139556.doc 200949326 304約200個至每平大八八&士接几主，λ 母十方么为結構化表面304約2500個之平抬 密度。 第一區域307具有約1000 至約20,000 pm之沿微結構 306之平均週期ρ2(參看例如圖4Α)。在一些實施例中第 二區域307具有約35〇〇 _至約15 _ μιη之平均週期。儘 管第二區域307之平均週期匕較佳大體上相同，但此種排 列並非必需的。 參考圖3D中早一微結構306之橫剖面圖，第二區域具 有與第一區域305大體上相同之橫剖面形狀，但僅僅較高 (沿圖3Α中之ζ方向進一步延伸距離匕）。舉例而言，在= 3D所展示之實施例中，第一區域包括側表面3〇8、3如，， 側表面308、308'於頂點342處相交且形成二面角〜。第二 區域307包括側表面311、311，，側表面311、311，招交以形 成頂點3 12且形成二面角h。二面角〜及第二區域3〇7之橫 剖面形狀與二面角αι及第一區域3〇5之橫剖面形狀大體上 相同，亦即α2=α,。圖3Ε展示包括第二區域3〇7之微結構化 表面之區域中三個相鄰微結構306之橫剖面，亦說明第二 區域307具有與第一區域305大體上相同之橫剖面形狀，但 高出距離h2。 橫剖面形狀之此相似性連同頂點高度之差異一起弓丨起第 二區域307上之側表面311、312在俯視圖上表現為沿微結 構306以y方向向外延伸或凸出（圖3F)。在圖3F中，第_巴 域之頂點342表現為大體上為直線形，而微結構3〇6之間的 凹槽344在第二區域307之位置處表現為偏離線性。 139556.doc •10- 200949326 再次參考圖3D，第二區域具有約〇 5 μιη至約3 μιη之最大 咼度h ’其係自第一區域305之頂點3 42量測至第二區域 307之頂點312。在一些實施例中，第二區域之最大高度、 為約1 μπι至約2.5 μιη，而在其他實施例中，最大高度匕為 約1·5 μιη至約2 μιη。儘管第二區域307中之所有三角形元 件之最大高度坞可為大體上相同的，但稜柱形元件3〇7之 高度h可以規則或隨機方式變化以提供所要之光學效應。 圖4A-4B說明微結構306上之第二區域3〇7。即使第二區 ❹ 域307之尚度h保持相對恒定，距離d亦可廣泛地變化，其 中第二區域經由距離d上升至其頂點311。舉例而言，在圖 4A中，形成第二區域之線A之斜率自鄰近區域平滑地且逐 漸地變化，其在微結構306上形成大體上連續之類似凸塊 狀區域。在圖4B中，形成第二區域之線B之斜率與圖4八中 之線A相比變化更突然，且在微結構3〇6上形成大體上不連 續之凸塊。 在使用中，當第二表面（諸如一片光導膜）鄰近於結構化 表面304置放時，其對薄片300之實體近接性受微結構3〇6 之第二區域307限制。第二區域307避免第二表面接觸微結 構306之第一區域3〇5，此可減少光耦合。舉例而言，可選 • 擇諸如表面3〇4上之第二區域307之平均密度、平均週期及 最大高度之性質中之一者或全部以及組成載運結構化表面 304之薄膜之材料使得不允許第二片薄膜凹陷及接觸第一 區域305。因此，利用每一微結構上隨機出現之第二區域 實體上控制鄰接表面之近接性顯著地降低對非理想光輕合 139556.doc •11· 200949326 敏感之結構化表面304之表面積。實情為，光耦合主要出 現於第二區域307内。 圖5-6係針對其他適用料膜之㈣。參考圖5Α_5Β，光 導膜⑽包括結構化表面5〇4，該結構化表面5〇4包括微结 構506。微結構506各自包括至少一個第一區域5〇5及至少 -個第二區域507。每_第一區域5〇5關於參考面52〇具有 大體上恆定南度，且每一第二區域5〇7具有大於第一區域 505之大體上怪定高度之最大高度。在圖5α_5β所展示之實 施例中，第二區域507包括形成大體上雙凸透鏡形狀之第 一側表面5 11及第二側表面5 i j，。 在圖6所示之另一實施例中，光導膜_包括具有微結構 606之結構化表面604。微結構6〇6各自包括至少—個第一 區域605、至J 一個第二區域6〇7及至少一個第三區域 609。每一第一區域605關於參考面620具有大體上恆定高 度，且每一第二區域607具有大於第一區域6〇5之大體上恆 定高度之最大高度。每一第三區域6〇9具有大於第一區域 605之大體上恆定高度但小於第二區域6〇7之最大高度的最 大咼度。此排列可有效（例如）減少當相鄰薄膜在第二區域 607之間的區域凹陷時所引起之光耦合。在圖6所示之實施 例中，第二及第三區域為大體上不連續的（參看圖犯中之 示意圖）。與圖3A之微結構中之第一區域3〇5與第二區域 307之間的界面處的相對平滑曲線（其在本文中被稱為連續 的）相比（亦參看圖4A中之示意圖），圖6中侧表面611、611， 及613、613’及側表面608、608'之間的界面為極陡峭的， 139556.doc •12. 200949326 其在本文中被稱為不連續結構。 圖7-9為說明如本文中所描述之光導膜之額外例示性實 施例的顯微照片。圖7-9展示具有結構化表面704之光導膜 700之一部分的三個放大倍率視圖，該結構化表面7〇4包括 沿X方向延伸之連續稜柱形微結構706。微結構706包括第 一區域705，第一區域705表現為暗色帶或較暗區域，以及 第二區域707之隨機分布，其表現為較淺色帶。第二區域 707沿z方向具有大於第一區域7〇5之大體上恆定高度之最 > 大咼度。第二區域707亦沿y方向向外延伸使得其三角形橫 剖面外形與第一區域7〇5之橫剖面外形保持相同。圖1 〇_ i i 為圖7-9中所展示之光導膜7〇〇之實施例的放大倍率下的額 外俯視圖。如圖3F中，第一區域之頂點742表現為大體上 直線形，而微結構706之間的凹槽744在第二區域7〇7之位 置處表現為偏離線性。 圖12展示具有結構化表面8〇4之光導膜8〇〇之一部分該 丨結構化表面804包括沿X方向延伸之連續稜柱形微結構 806。微結構包括第一區域8〇5 ,以及第二區域之大體 上規則分布，第二區域807在每一其他微結構8〇6上表現為 上升區域。第二區域8〇7沿z方向具有大於第一區域8〇5之 大體上恆定尚度之最大高度。第二區域8〇7亦沿y方向向外 延伸使得其橫剖面外形與第一區域8〇5之橫剖面外形保持 相同。 圖13A以橫剖面方式說明合併有如本文中所描述之光導 膜之顯示器900的代表性實施例。顯示器9〇〇包括外殼 139556.doc *13· 200949326 912、光源916、第一片光導膜918、第二片光導膜918，、光 選通裝置926及大體上透明之覆蓋片928。在圖UA所揭示 之實施例中，光源916可為（例如）發光二極體（LED)、有機 發光二極體（OLED)、電致發光板或螢光光源。此外，儘 管圖13A辛所揭示之光選通裝置926較佳為液晶裝置，但可 使用其他光選通裝置。 第一片光導膜91 8為圖3A中所說明之例示性實施例，且 包括具有第一區域905及第二區域907之微結構9〇6。微結 構906在第一區域905及第二區域907中之每一者中具有相 同橫剖面形狀。第一區域905具有大體上恆定高度，且第 二區域907具有大於第一區域905之大體上恒定高度之最大 南度。將瞭解，未按比例繪製圖13A，且詳言之，出於說 明性目的而極大地放大了光導膜918之結構化表面之大 小。如圖13 A所示，第二區域907中之尖蜂控制第二片光導 膜91 8’對第一片光導膜918之實體近接性。根據先前論述， 光糕合集中於具有相對較高尖峰之區域中，該等相對較高 尖蜂之高度較佳介於約1 與約2.5 μιη之間。儘管圖13A 展示光導膜以一定方向定向使得微結構之尖峰9〇7經引導 遠離光源9 16，但在另一實施例中’尖峰507可經引導朝向 光源9 1 6。 圖13Β說明一片如本文中所描述之光導膜之另一適用應 用。圖13Β為用於光學顯示器中之通常所使用之光導總成 950的圖解說明。光導總成95〇包括光源952、楔形光導 954、漫反射器956及一片光導膜958。在使用中，來自光 I39556.doc • 14· 200949326 源952之光經引導入光導954。於大於臨界角處射在光導 954之表面之光線經歷全内反射且沿光導954傳播。相反， 於小於臨界角處射在光導95 4之表面之光線經透射及折 射。射出光導954之底表面之光線由漫反射器956反射且經 「再循環」以供使用。射出光導954之頂表面之光線經由 諸如液晶裝置之光選通構件傳遞以在顯示器上產生影像。

如圖1中所描缘之習知光導膜可允許光耦合出現於光導 膜之結構化表面955與光導9M之上表面953之間。光導膜 958之結構化表面955上之微結構957包括第二區域96〇，第 二區域960藉由控制光導膜958之結構化表面955對光導954 之近接性來抑制可見光麵合之出現。 儘管用於光導膜之特定材料可視預定應用而廣泛變化， 但材料應為大體上透明的以確保高度光學透射。用於此目 的之適用聚合材料可自市場購得，且包括（例如）分別具有 約1.493及1.586之標稱折射率的丙烯酸系及聚碳酸酯。其 他適用聚合物包括聚丙烯、聚胺甲酸酯、聚苯乙烯、聚氣 乙烯及其類似物。具有較高折射率之材料通常為較佳的。 可用作用於光導膜之基材的平滑聚酯薄膜可以商品名 Melinex 617|| i ICI Americas Inc. Hopewell, Va. 〇 ^ ^ t finish)可以商 於將用作基材之薄膜上的糙面精整劑(matte 品名 Marnot 75 GU購自 八=wvr „ , 研 a iekra公司（New Berlin, WI)。亦可 使用其他薄膜。可關於Α氺與地 卿％再九学、機械或其他性質來選擇此 等薄膜。舉例而言，其从沉去l、 基材可為如公開PCT專利申請案 wo-97/01774中所描述之多層光學薄膜 可使用之其他薄 139556.doc •15· 200949326 膜之實例為波長選擇性多層光學薄膜及反射偏光器。反射 偏光器可為多層薄膜、膽固醇型材料或公開PCT專利申請 案WO-97/32227中所揭示類型之材料。 可由已知金剛石切削技術製造用於藉由擠壓或藉由澆鑄 及固化製程製造本文中所描述之光導膜之工具的母坯。美 國專利第6,322,236號、第6,354,709號、第7,328,638號及 WO/00/48037中展示且描述合適之金剛石切削裝置。

用於方法中且用於製造光導膜之裝置通常包括快速伺服 工具（fast servo tool)。快速工具伺服系統（fast t〇〇1 servo 5 FTS)為固態壓電（s〇iid state piezoelectric，PZT)裝置，稱 為ΡΖΤ堆疊，其快速地調節附接至ΡΖΤ堆疊之切削工具之 位置。FTS允許切削工具沿座標系内之方向的高度準確且 高速移動，下文將進一步對此加以描述。

圖14為用於製造工件中之微結構之切削工具系統1〇〇〇的 圖。微結構可包括在物件表面上、凹壓入物件表面中或自 物件表面突出的任何類型、形狀及尺寸的結構。系統 由電腦1012控制。電腦1〇12具有（例如）以下組件：記憶體 八儲存或多個應用程式1〇16;輔助儲存器1〇18， 其提供資訊之非揮發性儲存；輸入裝置1〇2〇，其用於接收 二孔或私7，處理器丨〇22，其用於執行儲存於記憶體1 〇 16 或輔助儲存器⑻8中或自另—源接收之應用程式；顯示裝 置1〇24，其用於輸出資訊之視覺顯示；及輸出|置1026， 其用於以其他形式輸出資訊，諸如用於音訊資訊之揚聲器 或用於資訊之硬拷貝的印表機。 139556.doc •16· 200949326 由工具尖端1044執行工件1054之切削。當工件1〇54由驅 動單元及編碼器1056(諸如由電腦1012所控制之電動機）旋 轉時，致動器1038控制工具尖端1〇44之運動。此實例中， 工件1054以卷筒形式加以展示；然而，其可以平面形式建 構。可使用任何可加工材料；例如’可以銘、鎳、銅、黃 銅、鋼或塑膠（例如，丙烯酸系）來建構工件。待使用的特 ' 定材料可（例如）視特定所要應用而定，諸如使用加工工件 所製造之各種薄膜。可以（例如）不鏽鋼或其他材料建構致 _ 動器1038，且美國專利第7,328,638號中（例如）展示且描述 合適致動器。 致動器1038可移除地連接至夾刀柱1〇36，夾刀柱丨们^又 定位於執道1032上。夾刀柱1036及致動器1〇38在軌道]〇32 上經組態以如箭頭1040及1〇42所示沿χ方向及ζ方向兩者移 動。電腦1012經由一或多個放大器1〇3〇與夾刀柱1〇36及致 動器1038電連接。 當充當控制器時，電腦1012經由致動器1038控制夾刀柱 1036沿軌道1〇32之運動及工具尖端1〇44之運動以用於加工 工件1054。若致動器具有多個ρζτ堆疊，則其可使用分離 、 式放大器以獨立地控制每一 ΡΖΤ堆疊以用於獨立地控制附 * 接至堆疊之工具尖端之運動。如下文進一步解釋，電腦 1012可利用函數產生n刪以提供波形至致動器咖以加 工工件1054中之各種微結構。 各種组件之協調運動實現對工件丨〇54之加工。詳古之， 在電腦1012之控制下的系統可經由夹刀柱1036之運動以及 139556.doc •17- 200949326 工件沿c方向之運動（如圖14中線1053所表示之旋轉運動;)及 工具尖端1044沿X方向、y方向及z方向中之一或多者之運 動來協調及控制致動器1038之運動，彼等協調解釋於下文 中。儘管可使用變化速率，但系統通常以恆定速率沿z方 向移動夾刀柱1036。夾刀柱1036及工具尖端1044之運動通 常與工件1054沿C方向之運動同步。可使用（例如）數值控制 技術或以電腦1012中之軟體、韌體或組合建構之數值控制 器（NC)來控制所有此等運動。 工件之切削可包括連續的及不連續的切削運動。對於為 卷筒形式之工件而言，切削可包括螺旋型切削（有時被稱 為螺紋切削）或圍繞或環繞卷筒之個別圓圈。對於為平面 形式之工件而言，切削可包括螺旋型切削或在工件上或環 繞工件之個別圓圈。亦可使用X切削，其涉及幾乎為直線 的切削格式，其中金剛石工具尖端可橫穿入及橫穿出工 件，但夾刀柱之整體運動為直線性的。切削亦可包括此等 類型之運動的組合。 工件1 054在加工之後可用於製造具有用於各種應用中之 對應微結構的薄膜。通常使用塗佈製程來製造該等薄膜， 在塗佈製程中將處於黏性狀態之聚合材料塗覆至工件、允 許聚合材料至少部分地固化且接著將其移除。由固化聚合 材料組成之薄膜將具有與工件中之結構大體上相反的2 構。舉例而言，工件中之凹壓導致所得薄膜中之突起。工 件H)54在加卫之後亦可用於製造具有與卫具中之離散元件 或微結構一致之離散元件或微結構的其他物件。 139556.doc •18· 200949326 使用冷卻流體1046經由線1048及1050控制爽刀柱i〇36及 致動器103 8之溫度。當冷卻流體經由失刀柱丨〇36及致動器 1038循環時’溫度控制單元1052可保持冷卻流體之大體上 恆定溫度。可藉由用於提供流體之溫度控制的任何裝置來 建構溫度控制單元1052。可以油產品（例如，低黏度油）來 建構冷卻流體。溫度控制單元1052及用於冷卻流體丨〇46之 貯存1§可包括栗以使流體經由夾刀柱及致動器1038循 環，且其通常亦包括製冷系統以自流體移除熱量從而使其 © 保持在大體上恆定溫度下。在某些實施例中，亦可對工件 應用冷卻流體以保持工件中待加工之材料之大體上恆定表 面溫度。 圖15為說明諸如系統10之切削工具之座標系的圖。根據 工具尖端1062關於工件1064之運動展示座標系。工具尖端 1062可與工具尖端1G44—致且通常附接至載體觸，載體 1060附接至致動器。此例示性實施例中，座標系包括X方 向祕、y方向_及z方向咖。χ方向ι〇66係指沿大體 上垂直於工件购之方向之運動。W向胸係指沿橫跨 工件斷方向之運動’諸如大體上與工件1〇64之旋轉平 面平行之方向1方向胸係指侧向地沿工件刪之方向 的運動，諸如大體上與之旋轉軸平行之方向。工 件之旋轉稱為C方向（亦如圖14中所展示）。若工件以與卷筒 形式相反之平面形式加以建構，則y方向及z方向係指以大 體上垂直於X方向之方向跨 動。平面形式工件可：在互相正-方向上的運 )平面材料之旋轉圓盤或任 J39556.doc •19· 200949326 何其他組態。 圖16A為可用於製造本揭示案中所描述之光導膜之典型 工具尖端1062的透視圖’圖16B為其前視圖，圖丨6(：為其 底視圖且圖16D為其側視圖《如圖16α·16〇所示，工具尖 端1062包括側面11〇4、錐形及角形前表面11〇6及用於將尖 端1062緊固至合適工具尖端載體（圖16A_D中未展示）之底 表面1102。工具尖端1〇62之正面部分11〇5用於在致動器之 控制下加工工件。工具尖端1〇62可以（例如）金剛石板 (diamond slab)加以建構。

在一實施例中，為在金剛石切削機械上於單次中產生4 結構上之第一及第二區域’將快速工具伺服致動器添加 金剛石切職置。在另_實施射，可在金❹切削㈣ 上於第—次中產生光導膜上之微結構之第-區域，此次) 工具被設定為在卷筒中產生大體上恆定深度之切削q 著’在金剛石切削機械上於第二次中，使用相同工具以$ 則、隨機或偽隨機模式切削微結構之第二區域。

單次或多次切削製程之選擇可對微結構上第二區域之开 夕嚷厂 早夂切削製程產生具有大體上連轉 之第—區域的微結構，該等第二區 之斜率難)。多次切削製程通 二變化❹ 形狀之第二區域，……生具有鋒利、不連續 4B)。 ”等第-區域具有快速變化之斜率（圖 步解釋本發明。 現將參考以下非限制性實例進一 實例 139556.doc •20· 200949326 卷筒製得具有微結構之光導媒，該等微結構具有第一 及第二區域且該等卷筒之表面係使用金剛石切削製程加以 製備使用如（例如）美國專利第I322，·號及第7，似，㈣ 號中所描述之快速工具伺服致動器於單次中產生包括圖案 &凹槽之卷筒°接著將聚合材料洗鑄於卷筒上以形成具有 . 複製凹槽中之金剛石切削圖案之微結構化表面的薄膜。以 下表1中展示薄膜中之圖案之特徵。 表1令，沿微結構評估最大週期及平均週期。自微结構 瘳 i的-個第二區域之開始至相鄰第二區域之開始來量測沿 彼微結構之週期。 為測定表丨中之失真輸出等級，將每一樣本之微結構化 侧面緊挨著另一微結構化薄膜之平滑側面置放，諸如圖1 中所展不。樣品如圖2所示取向。當在透光桌上觀察時， 主觀地評估薄膜之間的光耦合量且使用以下等級系統劃分 等級： 0-無可見失真輸出 ® 1-極輕微失真輸出，有點難以發現 2-失真輸出暗淡，但仍然可見 • 容易可見之失真輸出 - 4-失真輸出明亮，但缺乏線圖案 5-具有線圖案之明亮失真輸出 為測定表丨中之整飾等級，將單一薄膜樣本置放於透光 桌上且相對於可以商品名BEF 2及BEF 3自3M, paul， MN購得之習知光導膜之外觀主觀地評定該單一薄膜樣本 139556.doc •21- 200949326 之外觀。將值1指派給BEF 2且值5指派給BEF 3。 為測定表1中之增益變化，將樣本與包括具有大體上恆 定高度且無任何第二區域之線性稜柱狀結構的光導膜（參 看例如圖1之光導膜）作比較。 表1 圖案 微結構 (稜柱） 間距 第二區 域之最 小週期 第二區 域之最 大週期 第二區 域之平 均週期 第二區 域之密 度 (#/cm2) 第二 區域 之高 度 (μη») 失真輸 出等級 整飾 等級 增益 變化 1 24 851 1560 1206 3455 0.6 5 2 1.19% 2 24 2624 4043 3334 1249 0.6 5 2 0.43% 3 24 7235 14328 10781 386 0.6 5 1 -0.99% 4 24 851 1560 1206 3455 1.2 3 2 -0.29% 5 24 2483 4823 3653 1140 1.2 3 2 0.17% 6 24 7235 14328 10781 386 1.2 2 1 -0.65% 7 19 1560 2979 2270 2318 1.5 2 3 -1.3% 8 19 3121 6100 4610 1141 1.5 2 2 -1.1% 9 19 9150 18158 13654 385 1.5 1 1 -0.6% 10 24 851 1560 1206 3455 2.0 2 3 0.05% 11 24 1323 2505 1914 2177 2.0 2 3 -0.7% 12 24 2483 4824 3654 1140 2.0 1 2 -0.74% 13 24 7235 14328 10781 386 2.0 1 2 -0.79% 14 24 35607 71072 53339 78 2.0 4 5 -1.4% 除表1中所展示之結果外，圖17-18中亦匯總薄膜之效 月匕° 圖17藉由相對於薄膜上第二區域之密度標繪第二區域之 高度來匯總表1中薄膜之抗失真輸出效能。大體而言，圖 1 7中所標繪之結果展示高度為約1微米至約2微米且平均特 徵密度為每平方公分約200至約3500個第二區域之第二區 139556.doc -22- 200949326 域提供最佳抗失真輸出效能。 圖18藉由相對於第二區域之平均週期標繪第二區域之高 度來匯總表1中薄膜之抗失真輸出效能。大體而言，圖18 中所標繪之結果展示高度為約丨微米至約2微米且平均特徵 週期為約1000 真輸出效能。 μηι至約12000 μηι之第二區域提供最佳抗失 Ο

如上所述，本發明適用於顯示器系統且咸信尤其適用於 減少具有多個光管理薄膜之顯示器及螢幕中之整飾疵點， 諸如背光式顯示器及後投影螢幕。因&，不應認為本發明 限於上文所描述之特定實例，而是應理解為涵蓋如所附申 請專利範圍中清楚陳述的本發明之所有態樣。在審閱本說 明書後，各種修改、等效製程以及本發明可適用之多種結 構對於熟習本發明所針對之技術者將顯而易見。申請專利 範圍意欲涵蓋該等修改及裝置。 【圖式簡單說明】 圖1為適用於光學顯示器申之亮度增強薄膜之透視示意 團， 圖2為將兩片圖i之光導膜彼此鄰接置放而建構之光導物 件之分解透視圖； 圖3A為包括微結構之大體上連續圖案之光導膜之一部分 的不意性透視圖，每一微結構包括第一區域及第二區域，· 圖3B為包括微結構之不連續圖案之光導膜之一部分的示 意性透視圖，每一微結構具有第一區域及第二區域； 圖3 C為包括具有二角形橫剖面及傾斜軸之稜柱形微結構 139556.doc •23· 200949326 破結構具有第一 之光導膜之一部分的示意性透視圖，每— 區域及第二區域； 圖3D為圖3A之光導膜上之微結構之—部分的橫剖面 圖 ，展示鄰近微 圖3E為圖3A之光導膜之區域的橫剖面圖 結構， 圖3F為圖3A之光導膜之俯視圖； 圖3G為包括具有第二區域之規則分布之微結構的光導膜 之一部分的示意性透視圖； '

圖4A為光導膜上之微結構之一部分 幻不意性橫剖面圖且 展示大體上連續之第二區域； 圖4B為光導膜上之微結構之—部分的示意性橫剖面圖且 展示不連續之第二區域； 圖5A為包括具有雙凸透鏡狀第二區域之微結構之光導獏 之一部分的示意性透視圖； 圖5B為圖5A之薄膜之一部分的示意性俯視圖；

圖6為包括具有第一、第二、第三區域之微結構之光導 膜之一部分的示意性透視圖； 圖7 9為展示光導膜之透視圖的放大倍率之顯微照片， °亥光導膜包括具有第二區域之隨機排列之微結構； 圖10至11為展示圖7至9之光導膜之俯視圖的放大倍率之 顯微照片； 圖12為展不光導膜之透視圖的顯微照片，該光導膜包括 具有第二區域之規則排列之微結構； 139556.doc •24· 200949326 圖13Α為包括光導光學薄膜之光學顯示器之橫剖面圖; 圖為包括光導光學薄膜之光導總成之橫剖面圖； 圖14為用於製造工件中之微結構之切削工具系統的圖 圖15為說明用於切削工具之座標系的圖，· 圖16Α為工具尖端之透視圖； 圖16Β為工具尖端之正視圖； 圖16C為工具尖端之底視圖； 圖16D為工具尖端之側視圖；

圖17為匯總表丨中之薄膜之抗失真輸出效能的圖表丨及 圖18為匯總表丨中之薄膜之抗失真輸出效能的圖表。 【主要元件符號說明】 10 薄膜 10' 上部薄片 12 結構化表面 12， 結構化表面 14 平滑表面 14' 下部平滑表面 16 線性棱柱形元件 17 尖峰 18 凹槽 20 侧表面/小平面 20， 側表面/小平面 300 光導膜 302 第一主表面 139556.doc •25· 200949326 304 結構化表面 305 第一區域 306 微結構 306A 微結構 307 第二區域 308 第一側表面 308， 第二側表面 311 側表面 31Γ 側表面 312 頂點 325 無微結構之區域 342 尖峰/頂點 344 凹槽 400 薄膜 405 第一區域 407 第二區域 500 光導膜 504 結構化表面 505 第一區域 506 微結構 507 第二區域 511 第一側表面 511' 第二側表面 520 參考面 139556.doc -26- 200949326 600 光導膜 604 結構化表面 605 第一區域 606 微結構 607 第二區域 608' 側表面 參 609 第三區域 611 側表面 參 611' 側表面 613' 側表面 620 參考面 700 光導膜 704 結構化表面 705 第一區域 706 微結構 707 第二區域 參 742 第一區域之頂點 744 凹槽 - 800 光導膜 804 結構化表面 805 第一區域 806 連續稜柱形微結構 807 第二區域 900 顯示器 139556.doc .27· 200949326 905 第一區域 906 微結構 907 第二區域 912 外殼 916 光源 918 第一片光導膜 918' 第二片光導膜 926 光選通裝置 928 覆蓋片 950 光導總成 952 光源 953 光導之上表面 954 光導 955 結構化表面 956 漫反射器 958 光導膜 960 第二區域 1000 切削工具系統 1012 電腦 1014 記憶體 1016 應用程式 1018 輔助儲存器 1020 輸入裝置 1022 處理器 139556.doc ·28· 200949326 1024 顯示裝置 1026 輸出裝置 1028 函數產生器 1030 放大器 1032 軌道 1036 夾刀柱 • 1038 致動器 1040 箭頭 φ 1042 箭頭 1044 工具尖端 1046 冷卻流體 1048 線 1050 線 1052 溫度控制單元 1053 線 1054 工件 〇 1056 驅動單元及編碼器 1060 載體 * 1062 工具尖端 = 1064 工件 1066 X方向 1068 y方向 1070 z方向 1102 用於將尖端緊固至合適工具尖端載體之底表面 139556.doc -29- 200949326 1104 側面 1105 工具尖端之正面部分 1106 錐形及角形前表面 A 形成第二區域之線 B 形成第二區域之線 d 距離 h! 第一區域之恆定高度 h2 第二區域之最大高度

Pj 微結構之平均間距 P2 微結構之平均週期 (X j ——面角 α2 二面角 139556.doc -30-

Claims (1)

1. 200949326 七、申請專利範圍： 1. 一種光導膜，包含一結構化+矣& *丄 傅化主表面，其中該結構化主表 面包含複數個沿-第一方向延伸之微結構，且其中一微 結構包含： 一具有一恆定高度之第—區域，及 —鄰接於該第一區域之第二區域，其中該第二區域具 •有一非怔定雨度及一大於兮笛 Ta 一 又 人於这第一區域之該恆定高度的最 ❿ 大高度’且其中該第一區域及該第二區域具有相同的側 向橫剖面形狀。 2. 如請求項!之光導膜，其中每—微結構包含複數個第一 區域及第二區域’且其中該等第二區域為不連續的。 3·如請求項2之光導膜，其中料第二區域隨機地分布於 該薄膜之該主表面上之該等微結構上。 4. 如請求項2之光導媒，其中該等第：區域規則地分布於 該薄膜之該主表面上之該等微結構上。 5. 如請求項4之光導膜，其中該規則圖案為週期性的。 6·如請求項4之光導膜’其中該規則圖案為非遇期性的。 7.如請求項2之光導膜，其中該等第二區域半隨機地分布 於該薄模之該主表面上之該等微結構上。 8·如請求項3之光導模，其中料微結構包含-選自三角 形圓形、雙凸透鏡狀、橢圓形、圓錐形或具有-弯曲 部分中之至少一者的橫剖面形狀。 9·如請求項8之光導膜，其中該等微結構之至少-部分為 線性的且沿該第一方向延伸。 139556.doc 200949326 10·如請求項8之光導膜，其中該等微結構為線性的且沿該 第一方向連續地延伸。 11. 如請求項1G之光導膜，其中該等微結構彼此相鄰。 12. 如請求項1〇之光導膜，其中該等微結構具有一三角形橫 剖面形狀。 13. 如請求項11之光導膜，其中該等微結構具有—三角形橫 剖面形狀。 14. 如請求項1〇之光導膜，其中該等第二區域中之該最大高 度大於該恆定高度約0.5 μιη至約3 μηι。 15. 如請求項1〇之光導膜，其中該等第二區域之密度為每平 方公分該結構化表面約2〇〇個至約6000個。 16. 如請求項1〇之光導膜，其中該等第二區域之週期為約 1000至約 20,000。 17_如請求項10之光導膜’其中該等第二區域具有一約i 至約2.5 μηι之平均高度及一每平方公分該結構化表面約 200個至約3500個之密度。 18_如請求項10之光導膜’其中該等第二區域具有一約j $ μιη至約2.0 μηι之平均高度及一每平方公分該結構化表面 約200個至約2500個之密度。 19·如請求項8之光導膜，其中該等稜柱具有—三角形橫剖 面形狀及一約70°至約110°之二面角。 20.如請求項8之光導膜，其中該等稜柱具有一三角形橫剖 面形狀且該等第一區域之該大體上恆定高度為約丨μιη至 約 200 μιη。 139556.doc 200949326 21_如請求項8之光導膜 不對稱的。 22. 如請求項8之光導膜 的最大高度。 23. 如請求項8之光導膜 的最大高度。 ' 24.如請求項23之光導膜 規則地變化。 Φ 25.如請求項23之光導膜 隨機地變化。 26.如請求項1之光導膜 面相對之第二主表面 滑的。 其中該等稜柱之該橫剖面形狀為 其中至少兩個第二區域具有相同 其中至少兩個第二區域具有不同 其中該等第二區域之該最大高度 其中該等第二區域之該最大高度 其中該薄獏包含一與該結構化表 且其中該第二主表面為大體上平 27_如請求項26之光導膜，丨中該第二主表面包含結構。 28. —種光導物件，其包含： 一片光導膜，其中該結構 方向延伸之微結構，且其

   一包含一結構化主表面之第 化主表面包含複數個沿一第一 中一微結構包含： -第-區域及-第二區域，其中該第二區域不同於 該第-區域且鄰接於該第一區域，且其中一微結構具 有該第-區域中之一大體上恆定高度及大於該第一區 域之該怪定高度約0.5微米至約3微米的該第二區域中 之-最大非Μ高纟，且其中該第—區域及該第二區 域具有相同的側向橫剖面形狀；及 139556.doc 200949326 —具有一大體上平面表面及一與該大體上平面表面 相對之結構化表面的第二片光導膜，其中該大體上平 面表面鄰近該第一片光導膜之該結構化表面，且其中 該第一片光導膜之該結構化表面包含複數個沿一大致 垂直於第一主轴之第二主轴延伸之微結構；且其中該 第一片與該第二片之間的任何光耦合主要出現於該等 第—區域中。 29. —種光學顯示器，其包含： 一光源； 一觀覽幕；及 一將光自該光源引導至該觀覽幕之光導膜，其中該光 導膜具有 一第一主表面；及 一包含複數個微結構之結構化第二主表面，其中一 微結構具有一包含一第一區域及一相鄰第二區域之重 複圖案，其中： 該第一區域具有一恆定高度；且 該第二區域具有一大於該第一區域之該恆定高度 的非恆定最大高度，其中該等第二區域之該最大高 度大於該等第一區域之該恆定高度約0.5 μιη至約3 μΠ1，且其中該重複圖案具有一每平方公分至少2〇〇 個第二區域之密度；且其中該第一區域及該第二區 域具有一相同的側向橫剖面形狀。 3〇·如睛求項29之光學顯示器’其中該等微結構之尖峰面向 I39556.doc 200949326 該觀覽幕。 31. 如請求項29之光學顯示器 該觀覽幕。 32. —種製造一光導膜之方法 其中該等微結構之尖峰背向 其包含： 主具使其具有'结構化主表面，其中該結構化 主表面包含複數個沿—笫一 ^ 万向延伸之凹槽，直中一凹 槽包含： 〃 [品 ’其中該第二區域不同於 該第一區域且鄰接於該第一區域，及 該第一區域中之一值定古南R丄从 改疋间度及大於該第一區域中之 該大體上怪定局度的該笛-p 0 > J通弟一 £域中之—最大高度，其 中該第一區域及該第二區域1右相鬥认η丄 Q异有相冋的側向橫剖面形 狀；及 將一聚合材料塗覆至該工具以形成一薄膜，其中該薄 膜包含對應於該工具中之該等凹槽的一微結構排列。 33_ —種降低一顯示裝置中之失真輸出之方法，其包含將一 光導膜併入該裝置中，其中該光導膜包含一結構化主表 面’其中該結構化主表面包含複數個沿一第一方向延伸 之微結構，且其中一微結構包含： 一第一區域及一第二區域，其中該第二區域不同於該 第一區域且鄰接於該第一區域，及 Χ 該第一區域中之一大體上怪定高度及大於該第—區域 中之該大體上恒定高度的該第二區域中之一最大 其中該第一區域及該第二區域具有相同的側向橫剖面形 狀。 139556.doc