TW201244910A - Apparatus and method of manufacturing optical device with patterned micro-structure - Google Patents

Description

201244910 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種製作具有圖案化微結構之光學元件之設備及 方法’尤指-麵處於半凝·態之光學元件表面進行衝壓處理來 形成圖案化微結構之製作方法及設備。 【先前技術】 在顯示器產針’猶是被赋_示方式，例如液晶搭配背 光模組’或是絲摘齡方式，例如有賊崎光㈣_ dectrohuni職刪)顯示H ’如何在低耗電的前提下將所得之光源做 最佳化的朗，向來是業界致力開發的方向。而射具備有導光、 反射、勻光以及集光等魏的光學元件即扮演雜重要的角色。舉 例來說，目前-般側光式的背光模組中，即使用了導光她心疏 Plate)、擴散膜(趣si〇nfllm)、反射板_ectingplate)以及 (pnsm sheet)等具有特殊光學特性的光學元件來改善整體背光呈現 儿度、/光均句ί±、發光肖度等重要性質。而這些具有特殊光學特 性之光學元件’―般係以混合各種不同光學性質的材料來製造多層 的結構’或是於-般光學祕的表面形成各種_化微結構來達到 所需之光學性質。 目❹見用來形成具有表面機構之絲元件的方式有網點印 刷射出成形、壓出成形、以及雷射雕刻等。其中網點印刷、射出 4 201244910 成形、以及壓城料方式賴撕的成本較低，但卻分別 效率低、製造日瓣ydetime)過長、良率偏低㈣題，相對地^ 以雷射雕刻法製作之具有微結構的絲元件具有較佳的光學效率， 但部有成本過如及製作咖過長等缺點。因此，如何以低成本、 ====錄料相魏赌叙辟餅馳關產業 【發明内容】 本發明之主要目的之—在於提供—種製作具有圖案化微結構之 光學元件之設備及綠，崎縣、高生纽_方絲製作具有 圖案化微結構之光學元件。 、 .理，以於光 為達上述目的，本發明之一較佳實施例提供一種製作具有圖案 化微結構之光學元件的方法，例如製作具有絲效果的光學膜片， 上述製作方法包括下列步驟。首先，_—«成職置進行一擠 出成形製程’崎出成形方絲成—絲耕，錢學元件之外觀 態樣可為例如薄膜狀或薄片狀。接著，利用一衝魏置之一模且於 光學元件冷卻至半凝固狀_對光學元件進行—衝壓處：… 學元件之-表面形成至少—_化微結構。 為達上述目的，本發明之另一較佳實施例提供一種製作且有圖 案化微結構之光學元件的賴，上賴作具細案倾結狀光學 元件的設備包括，出成職置以及—衝壓裝p擠出成形裝置係 201244910 衝壓裝 置 用以擠敍Μ-絲元件，且擠料縣置 =出::裝置之出料，設置，例如在出二L 衝壓裝置。此外’衝繼崔少―模具， 態之光學元叙至少—表面齡—賊歧，崎元 形成至少i案錄結構。 予讀之表面 ^細物__槪#細繼相鄰設置， 案化微S處固狀態之光學元件表面進行衝壓處理來形成圖 .......冓’纽達_短製程咖與降低生產成本之目的。 【實施方式】 為使《本發明所屬技術領域之—般技藝者能更進-步了解本 明本發明的構成====:並配合所附圖式’詳細說 請參考第u圖至第lc圖。第1A圖至第1C麟示了本發明 圖2佳實施例之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法示意 第1A騎不，本實施例可使製作具有圖案化微結構之 、=π件的&備1〇來執行製作具有圖案化微結構之光學元件之方 料、中《作具有圖案化微結構之光學元件的設備1G包括-擠出成 光I置U以及—衝壓敦置12。擠出成形裝置 11係用以擠出形成一 _件13且擠出成形裴置11具有一出料口 11E。衝壓裝置12 、’、擠出成形裝置11之出料口 UE相鄰設置，在本實施例中在出料 6 201244910 —口仙後隨即緊鄰設置了衝壓裝置12，且衝壓裝置丨 模具以以及一置放平台12B。如第认圖至第㈣所 之-較佳實關提供-_作具有_化赌構之光學元件=明 法，例如製作具有集光效果的光學臈片，上述製作方法包括 驟。首先，如第1A圖所*，利用擠出成形裝置u進行一擠 製程，以擠出成形方式形成一光學元件13。光學元件13之外觀離 樣可為例如薄膜狀或薄片狀。接著，如第1B圖至第ic圖所^ 用-衝壓裝置12之-模具12A於光學元件13冷卻至半凝固狀㈣ 對光學το件13進行-衝塵處理，以於光學元件13之一表面阳形 成至少-圖案化微結構14。上述之衝壓處理可湘例如峡置放平 台=之位置而移動模具12A朝置放平台12B的方向進行衝塵或 可固定模具12A之位置而移動置放平台12B朝模具12八的方向進 仃衝壓，又或可同時移動模具12A與置放平台12B各自朝光學元件 13的方向進行衝壓，以於光學元件13之一表面既形成圖案化微 結構14。在本實施例中，模具12A具有複數個凸起之圖形，以於衝 壓處理後在光學元件13之表面13S形成圖案化微結構M，但本發 明之實施例中，模具12A並不以此為限，其可具有複數個凸起之圖 形或/及凹陷之圖形，以於光學元件13之表面13S上形成需要之圖 案化微結構。在本實施例中’光學元件13可包括聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate,PMMA)、曱基丙稀酸曱酯與苯乙烯共聚物 (Methyl Methacrylate-Styrene，MMS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、 聚笨乙稀(Polystyrene, PS)、環晞烴聚合物(Cyclo Olefin Polymer， COP)與聚對笨二曱酸乙二醋(p〇iyethylene terephthalate，PET)等材料 7 201244910 之其中至少一者或上述材料的混合物，但不以此為限而可包括其他 適合之材料。光學元件13可為單層結構或多層結構。另外，為了提 供光學元件13特定的光學效果，例如擴散效果，可更於用以形成光 學疋件13之材料例如上述材料内以各種方式加入至少一具有擴散 功月b之材料例如二氧化鈦(Ti〇2)粒子、二氧化石夕粉末或聚甲基 丙烯酉文曱酉曰粒子，但並不以此為限。此外，在本實施例中，光學元 件13於核出成形製程中之溫度大體上係介於⑼。◦至·。◦之間， 而光予元件13於半政固狀態中之溫度大體上係介於75。〇至15〇。〇之 間但本發明並不以此為限而可視相關材料與設備需求對各製程溫 度進行調整。在本發明的實施例中，具有圖案化微結構14之光學元 件13由於可產生特殊之光學作用，因此可使用作為背光模組中的導 光板、擴散片或用於其他特殊之光學贿，但本發明並不以此為限。 此外’由於上述各特殊光學用途之應用有時需要在光學元件之各表 面均具有圖案化微結構，因此上述之製作具有圖案化微結構之光學 -牛之方法亦可更包括一翻轉光學元件13之步驟以及於光學元件 =^^糊_理’⑽絲元件13^—表面形成圖 將娜^糾，值得說明的是，在本發明的實施例中，係利用 元件13德12與擠出成形裝置U之出料口 ^相鄰設置，使光學 雜㈣職可軸_自财卻权冷卻局合進行賴 ;二^固狀態，而不須於擠出成形裝置11與衝壓裝置12之間 :置=外的冷卻裝置來控制光學元件13於進行賊處理時的狀 ^光學之成本。此外，本發明之製作具有圖案化微結 的方法之一種實施例中，可藉由控制及調整自然冷卻時 8 201244910 •間與製程流程，使衝壓裝置12之模具12A於光學树i3尚處於半 凝固狀態下對光學元件13進行衝壓處理來形成圖案化微結構⑷ 因此，本實施例之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法可省去 -般對光學元件衝壓時所需之加熱機構及加熱處理，進而達到降低 生產成本以及增加生產效率的目的。 · 請參考第2圖，並-併參考第lc圖。第2圖繪示了以本發明 之-較佳實施例之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法所製作 之-光學元件的示意圖。如第2 _第lc圖所示，在本實施例中， 衝壓裝置12之模具12A除了可用來於光學元件13之表面阳形 圖案化微結構14之外’模具12A可於衝壓處理時，一併於光學元 件13之表面13S形成至少一定位記號15。定位記號15可於後^製 程時提供定位之功能，此後續製程可包括一光學元件13之裁切製 程，但本發明並不以此為限。❹卜，值得說明的是，在本實施例中， 可使用模具12A於光學元件13之表面13S形成複數個圖案化微结 構Η與複數個定位記號15，之後再藉由—裁切製程，使得光學^ 件13被分割成數個較小之具有圖案化微結構14之光學元件。因此， 藉由本發明之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法，可於一較 ^尺寸之光學元件上依需求形成各種形狀或大小不同且具有圖案化 微結構之光學元件’達到簡化製程、產能提升的效果。此外本發明 之較佳實施例之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法可更包括 於對處於半凝固狀態之光學元件13之表面13S進行衝壓處理時，一 併對光學元件13進賴切，以更進—步地簡化製程。 9 201244910 請參考第3圖。第3圖繪示了本發明之另一較佳實施例之製作 具有圖案化微結構之光學元件之設備的示意圖。為簡化說明，本發 明之各實關中_之元件係以_魏進行蘇，且本實施例中 與前述實關_之處料再贅述，將僅_祕_—步說明。 如第3圖所示’本發明之另—較佳實施例之製作具有圖案化微結構 之光學兀件的設備20包括-擠出成形裝置u以及—衝壓裝置12。 而與上述實施例之差異處在於衝壓裝置12可更包括—切割裝置 沉，用綠對處鮮期㈣之絲元件13之表面⑶進行衝壓 處理時’同時對光學元件13進行裁切。因此，在本發明中，可利用 不同大小及形狀之，並搭配切雜置，於—較大尺寸之光學元 件上依需求形成各種形狀或大小不虹具相案化微結構之光學元 件，達到簡化製程、產能提升的效果。 請參考第4圖。第4圖繪示了本發明之又一較佳實施例之製作 具有圖案化微結構之光學元件之設備的示意圖。如第*圖所示，本 發明之又-較佳實施例之製作具有_化微結構之光學元件的設備 3〇包括-擠出成職置u以及一衝壓裝置12。而與上述實施例之 差異處在於衝壓裝置12可更包括—下模具12D與模具以相對設 置。藉由本實施例之製作具有圖案化微結構之光學元件的設備30 之下模具12D，可對處於半凝固狀態之光學元件13之一下表面別 進行衝壓處理，峨光學元件13之下表面13形成至少—圖案化微 結構14B。值得說明的是，本實施例之下模具12D村提供於衝屋 201244910 .處理時支撐光學元件13之作用。因此，藉由本實施例之模具i2a ”下模〃 12D對光學元件進行衝|動作’例如可固定下模具之 位置而移動模具12A朝下模具12D的方向進行衝壓，或可固定模呈 以之位置而移動下模具12D朝魅iM㈣向進行衝壓，又或可 同時移動模具！2A與下模具12D各自朝光學元件13的方向進行衝 壓以製作出於上下表面均具有圖案化微結構之光學元件。 述内谷本發明的一種實施例中，係利用將衝壓裝置與 擠出成形裝置相鄰設置，使得模具可於一被擠出成形之物件，例如 光學疋件(光學膜片）經由自然冷卻至半凝固狀態時對其表面進行衝 壓處理來形成圖案化微結構，藉此可節省一般所需之冷卻/加熱裝置 ά m程’使得製作具有_化微結構之光學元件的製程時 間縮短，且降低製作具有圖案化微結構之光學元件之機台及生產成 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均料倾修飾，皆闕本發狀涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1A圖至第1C圖㈣了本發明之—雛實施例之 微結構之光學树之枝轉圖。 Q案化 第頂綠示了以本翻之—較佳實施例之製作具有圖案化微結構之 先學元件之方法所製作之—光學元件的示意圖。 11 201244910 第3圖繪* 了本發明之另—麵#關之製作具有 光學元件之設備的示意圖。 第4圖繪示了本發明之又一較佳實施例之製作具有 光學元件之設備的示意圖（ 【主要元件符號說明】 10 製作具有圖案化微結構 之光學元件之設備 11E 出料口 12A 模具 12C 切割装置 13 光學元件 13B 下表面 14B 圖案化微結構 20 製作具有圖案化微結構 之光學元件之設備 圖案化微結構之 圖案化微結構之 11 擠出成形裝置 12 衝壓裝置 12B 置放平台 12D下模具 13S 表面 14 圖案化微結構 15 定位記號 30 製作具有圖案化微結構之 光學元件之設備 12

Claims (1)

1. 201244910 七、申請專利範圍： 1. -種製作具有_化微結構之光學元件之方法，包括： 利用-撥出成形裝置進行一擠出成形製程，以擠出成形方式形成 一光學元件；以及 利用-衝壓裝置之-模具於該光學元件冷卻至一半凝固狀態時 對該光學70件進行-衝壓處理，以於該光學元件之一表面形 成至少-圖案化微結構，其中該衝壓裝置係與該擠出成形敦 置之一出料口相鄰設置。 、 2. 如請求項1所述之製作具相案化微結構之鮮元件之方法，其 中於該擠出成形製程中，該光學元件之溫度大體上係介於、 至26CTC之間。 L 3. 如請求項丨之製作具有_化縣構之光學树之方法，发 中於該半·狀射，觀學元叙溫歧虹齡於至、 150°C之間。 4. 如請求項丨所述之製作具麵案化微結構之光學元件之 中該光學元件係利用自然冷卻方式冷卻至該半凝固狀態。- 5·如吻求項1所狀製作具有職倾結構之絲元件之方法 包括利用該賊裝置之該模具於該光學元件之該表面形成至少 一定位記號。 13 201244910 6. 如請求項1所述之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法，另 包括於對處於該半凝固狀態之該光學元件之該表面進行衝壓處 理時，一併對該光學元件進行裁切。 7. 如請求項1所述之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法，1 中該光學元件之材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate，ΡΜΜΑ)、曱基丙烯酸曱酯與苯乙埽共聚 物(Methyl Methacrylate-Styrene，MMS)、聚碳酸酯(Polycarb()nate， PC)、聚苯乙烯(P〇lyStyrene，PS)、環烯烴聚合物(Cyd〇〇lefin Polymer，COP)或聚對苯二甲酸乙二酯(p〇iyethyiene PET) 〇 5 8·如請求項7所述之製作具有圖案化微結構之光學元件之方法，其 中該光學元件可更包括至少-具有擴散功能之材料，該具有擴散 功能之材料的成分可包括二氧化鈦(Ti〇2)粒子、二氧化矽(sic^粉 末或聚曱基丙烯酸曱酯粒子。 9· 一種製作具有圖案化微結構之光學元件之設備，包括： 一擠出成形裝置，用以擠出形成—鮮元件，其中贿出成形裝 置具有一出料口；以及 一衝壓裝置，與該擠出成形裝置之該出料口相鄰設置，且該衝壓 裝置具有至少一模具，用以對處於一半凝固狀態之該光學元 201244910 件之至少一表面進行一衝壓處理，以於該光學元件之該表面 形成至少一圖案化微結構。 10·如請求項9所述之製作具有圖案化微結構之光學元件之設備， 其中該衝壓裝置可更包括一切割裝置，用以於對處於該半凝固狀 態之該光學元件之該表面進行衝壓處理時，同時對該光學元件進 行裁切。 11.如請求項9所述之製作具有圖案化微結構之光學元件之設備， 其中s亥光學元件之材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯 (Polymethylmethacrylate，PMMA)、甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯共聚 物_%1旭础_1咖却職，^^)、聚碳酸酯(!>0_比0瞻， PC)、聚苯乙烯(p〇iyStyrene，PS)、環烯烴聚合物(Cyd〇〇iefin Polymer，COP)或聚對苯二甲酸乙KP〇iyethylene &哪她赴， PET) ° ’ 12·如請求項丨丨所述之製作具有_化微結構之光學元件之設備， 上其中該光學元件可更包括至少-具有擴散功能之材料，該具有擴 散功能之㈣的成分可包括二氧顿師2)粒子、二氧切(別〇2) 粉末或聚T基丙烯酸f酯粒子。 八、囷式·· 15