TW201326915A - 光學膜及其成型裝置以及成型方法 - Google Patents

Abstract

一種光學膜，其包括基板，該基板包括第一表面及輿該第一表面相對之第二表面，該第一表面上形成有複數平行排列之長條狀凸起，每一長條狀凸起包括一曲面及一與該曲面相連並輿第一表面成一定角度之平面，該第二表面形成有複數錐形凸起。本發明還提供一種該光學膜之成型裝置及成型方法。

Description

光學膜及其成型裝置以及成型方法

本發明涉及一種光學板，尤其涉及一種採光效果好之光學板及其成型裝置以及成型方法。

目前由於節能減碳之環保意識提高，如何加大利用白天太陽光線，大幅減少人造光源，成為業界致力發展之目標。習知之導光百葉窗、光轉向導光板以及導光玻璃等產品，目的皆為將太陽光導向至室內，有效轉化為自然之採光系統，惟，大多數相關產品需要將已使用之玻璃窗換為採光效果好之導光百葉窗等，使用較為不方便，推廣不易導致普及率低。

有鑑於此，有必要提供一種能高效採集太陽光線且使用方便之光學膜及其成型裝置以及成型方法。

一種光學膜，其包括基板，該基板包括第一表面及輿該第一表面相對之第二表面，該第一表面上形成有複數平行排列之長條狀凸起，每一長條狀凸起包括一曲面及一與該曲面相連並輿第一表面成一定角度之平面，該第二表面形成有奈米級尺寸大小之複數錐形凸起。

一種光學膜成型裝置，其包括第一滾輪及第二滾輪，該第一滾輪包括形成於側壁之第一樹脂膜層，該第一樹脂膜層凹設有複數平行排列之長條狀凹槽，該長條狀凹槽之內壁上形成有內曲面及與內曲面相連之平面，該第二滾輪包括形成於側壁之第二樹脂膜層，該第二樹脂膜層凹設有奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽。

一種光學膜成型方法，其包括以下步驟：提供一高分子材料薄膜；提供一第一滾輪,該第一滾輪包括形成於側壁之第一樹脂膜層，該第一樹脂膜層凹設有複數平行排列之長條狀凹槽，該長條狀凹槽的內壁上形成有內曲面及與內曲面相連之平面，採用該第一滾輪於高分子材料薄膜之第一表面滾壓形成複數長條狀凸起；提供一第二滾輪，該第二滾輪包括形成於側壁之第二樹脂膜層，該第二樹脂膜層凹設有奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽，採用第二滾輪於高分子材料薄膜之第二表面滾壓形成複數錐形凸起。

本發明之光學膜之第一表面朝向室內貼附於窗戶玻璃上即可，無需將玻璃拆卸重裝，使用方便。第二表面之錐形凸起結構使得入射光學膜之太陽光反射較少，第一表面之非球面長條狀凸起能夠將採集之太陽光反射至室內，增加太陽光之採集及利用。另，藉由成型裝置以滾壓方式成型光學膜，實現大量連續生產，成型效率高。

請參閱圖1，本實施方式之光學膜100由高分子材料製成，其包括基板10，基板10包括第一表面11及輿第一表面11相對之第二表面13。第一表面11上形成有複數平行排列之長條狀凸起111。每條長條狀凸起111包括曲面113及與曲面113相連之平面115。曲面113之曲率決定入射光學膜100之光線之出射方向。第二表面13形成有奈米級尺寸大小之複數錐形凸起131，該複數錐形凸起131呈矩陣排佈。藉由電漿表面改質處理工藝對四氟化碳（CF4）、全氟甲基環己烷（PFMCH）等靶材進行濺射以對第二表面13進行改質處理，以達到於第二表面13上形成具有疏水官能基之改質層（圖未示）。因此，經改質處理之光學膜100具有疏水性能，由於疏水官能基之改質層非常小（數千埃至數百千埃），並不影響本身材料及結構之性能。在本實施方式中，光學膜100為聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）材料製成，電漿表面改質處理使用之靶材為四氟化碳。複數長條狀凸起111緊密排佈，且平面115與第二表面13垂直。曲面113為弧形拱狀，且為圓柱體之部分弧面。複數曲面113相互平行。該錐形凸起131為圓錐形凸起。

可理解，光學膜100可為其他材料製成，例如矽膠材料或亞克力材料，此時電漿處理時使用之靶材亦相應改變。平面115可不與第一表面11垂直，而形成其他角度，例如平面115與第一表面11呈60度的夾角。在本實施方式中，平面115與第一表面11之間之夾角指平面115與第一表面11之間靠近曲面113的角。

將光學膜100貼附至玻璃窗時，第一表面11朝向室內，且平面1113與第一表面11之相交線平行於水準線時，採光效果最佳。如果平面115與第一表面11之相交線與水準線呈一定角度，則平面115會將一部份入射光線反射至室外。平面115垂直第一表面11時，對入射第一表面11之光線採集效果最佳，此時，平面115不反射光線，曲面113將入射之光線反射至室內。平面115與第一表面11之間之夾角為銳角時，平面115將一部份光線反射至室外，曲面113將一部份光線反射至室內，光採集效果較平面115垂直第一表面11時差。平面115與第一表面11之間之夾角為鈍角時，曲面113反射之一部份反射光線被相鄰之長條狀凸起111之平面115反射至室外，光採集效果較平面115垂直第一表面11時差。可理解，光學膜100僅具備第一表面11之長條狀凸起111結構也能實現太陽光採集效果好之功能。

請參閱圖2，製造光學膜100之成型裝置200包括用於成型第一表面11之第一滾輪21及用於成型第二表面13之第二滾輪23。

第一滾輪21包括主體211及塗佈於主體211側壁上之第一樹脂膜層213，第一樹脂膜層213上凹設有複數平行排列之長條狀凹槽215。主體211呈圓柱狀，其由金屬材質製成，例如不銹鋼。第一樹脂膜層213為分子鏈具有氟元素之聚合樹脂。長條狀凹槽215的內壁上形成有內曲面2151及與內曲面2151相鄰之平面2153，主體211之軸線位於平面2153之延伸平面中。

本實施方式中，一長條狀凹槽215之內曲面2151與相鄰之長條狀凹槽215之平面2153相鄰。本實施方式中，長條狀凹槽215利用鑽石刀具精密雕刻形成。樹脂膜層33由乙烯-四氟乙烯共聚物製成。可理解，樹脂膜層33亦可以是四氟乙烯共聚物等其他分子鏈具有氟元素之聚合樹脂。

第二滾輪23包括主體231及塗佈於主體231面上之第二樹脂膜層233，第二樹脂膜層233上凹設有複數行列規則排布之奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽235。主體231呈圓柱狀，其由金屬材質製成，例如不銹鋼。第二樹脂膜層233為分子鏈具有氟元素之聚合樹脂。本實施方式中，第二樹脂膜層233由乙烯-四氟乙烯共聚物製成。可理解，第二樹脂膜層233亦可以是四氟乙烯共聚物等其他分子鏈具有氟元素之聚合樹脂。

請一併參閱圖3，製造第一滾輪21之方法包括如下步驟：

S101，提供樹脂，並加熱樹脂至熔融狀態。本實施方式中，樹脂選用乙烯-四氟乙烯共聚物，其具有抗黏貼及可撓曲之特性。

S102，提供圓柱形主體211，將熔融樹脂均勻地塗佈於主體211表面，製得第一樹脂膜層213。在本實施方式中，主體為圓柱狀，其由不銹鋼材料製成。

S103，於第一樹脂膜層213表面機械加工形成複數平行排列之長條狀凹槽215。在本實施方式中，採用鑽石刀具於第一樹脂膜層213上精密雕刻形成複數平行排列之長條狀凹槽215。

請一併參閱圖4，製造第二滾輪23之方法包括如下步驟：

S201，提供一基材。基材可為金屬板材或單晶矽基板。在本實施方式中，利用單晶矽基板作為基材。

S202，提供一鋁金屬靶材，於基材表面濺鍍一層鋁金屬薄膜。在本實施方式中，於1.3×10^-3Pa之真空狀態充入惰性氣體氬氣，並在基材和鋁金屬靶材之間加上高壓直流電，在放電下產生之電子激發惰性氣體產生等離子體，等離子體將鋁金屬靶材之鋁原子轟出，沈積於基材上形成鋁金屬薄膜。

S203，採用陽極氧化於鍍有鋁金屬薄膜之基材表面形成奈米級尺寸大小之微孔結構薄膜。在本實施方式中，將鍍有鋁金屬薄膜之基材放入濃度為0.3mol/L、溫度為17攝氏度之草酸溶液中，加入40V電壓進行陽極氧化，形成微孔結構薄膜。

S204，採用陽極氧化對基材之微孔結構薄膜進行擴孔動作，形成奈米級尺寸大小之錐形微孔薄膜。在本實施方式中，將微孔結構薄膜放入濃度為5%、溫度為30攝氏度之磷酸溶液中進行擴孔，形成錐形微孔薄膜。在本實施方式中，對基材之微孔結構薄膜進行多次擴孔處理。

S205，提供一電鑄基材，將具有錐形微孔氧化膜之基材進行電鑄翻模。在本實施方式中，採用鎳金屬電鑄基材。將形成有錐形微孔薄膜之基材作為陰極，鎳金屬電鑄基材作為陽極，一同放入鎳金屬鹽溶液中，通直流電。在電解作用下，使得電鑄基材上形成有鎳金屬電鑄層。取出後將鎳金屬電鑄層與電鑄基材分離，鎳金屬電鑄層形成有奈米級尺寸大小之複數錐形凸起結構。

S206，提供樹脂，並加熱樹脂至熔融狀態。本實施方式中，樹脂選用乙烯-四氟乙烯共聚物，其具有抗黏貼及可撓曲之特性。

S207，提供圓柱形主體231，將熔融樹脂均勻地塗佈於主體231表面，製得第二樹脂膜層233。

S208，藉由熱壓轉印將鎳金屬電鑄層之錐形凸起結構轉印至第二樹脂膜層233上，第二樹脂膜層233上形成奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽235。

請參閱圖5，成型光學膜100之方法如下：

S301，提供一高分子材料薄膜。在本實施方式中，高分子材料薄膜為聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜。

S302，採用第一滾輪21於高分子材料薄膜之第一表面11滾壓形成複數長條狀凸起111。

S303，採用第二滾輪23於高分子材料薄膜之第二表面13滾壓形成奈米級尺寸大小之複數錐形凸起131。

S304，藉由電漿表面改質處理工藝對第二表面13進行改質處理，形成具有疏水官能基之改質層。藉由電漿表面改質處理工藝對四氟化碳（CF4）、全氟甲基環己烷（PFMCH）等靶材進行濺射以對第二表面13進行改質處理，以達到於第二表面13上形成具有疏水官能基之改質層。在本實施方式中，使用之靶材為四氟化碳。

本實施方式之光學膜100之第一表面11朝向室內貼附於窗戶玻璃上且長條狀凸起111平行水準線即可，無需將已使用之玻璃拆卸重裝，僅需貼附動作即可改善對太陽光之採集，使用方便。第二表面13之次波長微結構使得入射光學膜100之太陽光反射較少，有利於對太陽光之採集及利用，同時第一表面11之非球面長條狀凸起111能夠將採集之太陽光反射至室內，使得較高地利用採集之太陽光。另，光學膜100之疏水官能基之改質層使得在使用光學膜100過程中，光學膜100能自潔抗污，無需對光學膜100進行人工清潔，使用更加方便。且成型光學膜100藉由成型裝置200能夠以滾壓方式後進行疏水性處理，從而實現大量連續生產，成型效率高。

另，本領域技術人員還可於本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做之變化，都應包含於本發明所要求保護之範圍內。

100．．．光學膜

10．．．基板

11．．．第一表面

13．．．第二表面

111．．．長條狀凸起

113．．．曲面

115．．．平面

131．．．錐形凸起

200．．．成型裝置

21．．．第一滾輪

23．．．第二滾輪

211、231．．．主體

213．．．第一樹脂膜層

233．．．第二樹脂膜層

215．．．長條狀凹槽

2151．．．內曲面

2153．．．平面

235．．．錐形凹槽

圖1係本發明實施方式之光學膜之結構示意圖。

圖2係圖1所示光學板之成型裝置之結構示意圖。

圖3係圖2所示成型裝置之第一滾輪之製作方法流程圖。

圖4係圖2所示成型裝置之第二滾輪之製作方法流程圖。

圖5係圖1所示光學板之成型方法流程圖。

100．．．光學膜

10．．．基板

11．．．第一表面

13．．．第二表面

111．．．長條狀凸起

113．．．曲面

115．．．平面

131．．．錐形凸起

Claims (10)

1. 一種光學膜，其包括基板，該基板包括第一表面及輿該第一表面相對之第二表面，其改良在於：該第一表面上形成有複數平行排列之長條狀凸起，每一長條狀凸起包括一曲面及一與該曲面相連並輿第一表面成一定角度之平面，該第二表面形成有奈米級尺寸大小之複數錐形凸起。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該長條狀凸起之平面垂直於該第一表面，該曲面為弧形拱狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學膜，其中該光學膜包括形成於第二表面之具有疏水官能基之改質層。
4. 一種光學膜成型裝置，其改良在於：其包括第一滾輪及第二滾輪，該第一滾輪包括形成於側壁之第一樹脂膜層，該第一樹脂膜層凹設有複數平行排列之長條狀凹槽，該長條狀凹槽之內壁上形成有內曲面及與內曲面相連之平面，該第二滾輪包括形成於側壁之第二樹脂膜層，該第二樹脂膜層凹設有奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽。
5. 如申請專利範圍第4項所述之成型裝置，其中該第一滾輪及第二滾輪分別包括一主體，該第一樹脂膜層形成於該第一滾輪之主體之側壁，該第二樹脂膜層形成於該第二滾輪之主體之側壁。
6. 一種光學膜成型方法，其包括以下步驟：
   提供一高分子材料薄膜；
   提供一第一滾輪，該第一滾輪包括形成於側壁之第一樹脂膜層，該第一樹脂膜層凹設有複數平行排列之長條狀凹槽，該長條狀凹槽的內壁上形成有內曲面及與內曲面相連之平面，採用該第一滾輪於高分子材料薄膜之第一表面滾壓形成複數長條狀凸起；
   提供一第二滾輪，該第二滾輪包括形成於側壁之第二樹脂膜層，該第二樹脂膜層凹設有奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽，採用第二滾輪於高分子材料薄膜之第二表面滾壓形成複數錐形凸起。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜成型方法，其中該成型方法進一步包括以下步驟：
   藉由電漿表面改質處理工藝對第二表面進行改質處理，形成具有疏水官能基之改質層。
8. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜成型方法，其中該第一滾輪之成型方法如下：
   提供樹脂，並加熱樹脂至熔融狀態;
   提供圓柱形主體，將熔融樹脂均勻地塗佈於主體側壁，製得第一樹脂膜層;
   於第一樹脂膜層表面機械加工形成複數平行排列之長條狀凹槽。
9. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜成型方法，其中該第二滾輪之成型方法如下：
   提供一基材；
   提供一鋁金屬靶材，於基材表面濺鍍形成一層鋁金屬薄膜；
   採用陽極氧化於基材表面形成奈米級尺寸大小之微孔結構薄膜；
   採用陽極氧化對基材之微孔結構薄膜進行擴孔，形成奈米級尺寸大小之錐形微孔薄膜；
   提供電鑄基材，將具有錐形微孔薄膜之基材進行電鑄翻模；
   提供樹脂，並加熱樹脂至熔融狀態；
   提供圓柱形主體，將熔融樹脂均勻地塗佈於主體表面，形成第二樹脂膜層；
   藉由熱壓轉印將電鑄層之錐形凸起結構轉印至第二樹脂膜層，於第二樹脂膜層上形成奈米級尺寸大小之複數錐形凹槽。
10. 如申請專利範圍第6項所述之光學膜成型方法，其中該高分子材料薄膜為聚對苯二甲酸乙二醇酯材料薄膜。