TW201518780A

TW201518780A - 一種光學擴散膜片製作方法

Info

Publication number: TW201518780A
Application number: TW102140776A
Authority: TW
Inventors: Chi-Hung Lee
Original assignee: Univ Feng Chia
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-16
Also published as: TWI611218B; CN104626528B; CN104626528A

Abstract

本發明提供一種光學擴散膜片製作方法，其步驟包含(A)以一刀具刻劃一模仁，於該模仁表面形成一凹凸結構；(B)將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用一光源曝光固化，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構；(C)對該膜片進行裁切製成一光學擴散膜片。因此，本發明之該光學擴散膜片製作方法不僅可製作大面積且低成本的光學擴散結構，光線經過該光學擴散膜片時，藉由該凹凸結構的調控達到光線擴散及均勻化作用，因此使該光學擴散膜片同時具有良好的擴散性與光場調控功能

Description

一種光學擴散膜片製作方法

本發明係關於一種光學擴散膜片製作方法，尤指一種具有凹凸結構的光學擴散膜片製作方法。

習知擴散膜片的製作可分為兩大類，一種是串珠型，亦即是將不同於基材折射率的粒子混摻於基材中，但其擴散性與透光率不易兼顧；另一種為壓花型，亦即在膜片表面形成可擴散光的微結構，其表面形貌可分為隨機形貌、規則形貌與波浪型形貌，其中波浪型形貌的製作通常採用雷射加工法刻印所需的模仁，藉由控制雷射光能量的強度與光束大小來決定形貌變化，雖然波浪型形貌的微結構擴散性高，但限於目前的加工技術，仍無法製作出大面積擴散膜片，且製程需雷射曝光、顯影、電鑄與翻模步驟，導致成本高而造成使用性受限。

故為解決上述無法製作大面積擴散膜片且成本高之問題，本發明提供一種光學擴散膜片製作方法，當製作一凹凸結構時，製程中不需翻模，亦無需以電鑄或熱壓等方式成型模仁或基板；當製作二維以上的格子狀結構時，製程中可視需求進行翻模，翻模方式包含電鑄或熱壓等方式以成型模仁或基板，因此本發明可製作大面積的擴散膜片，相較傳統雷射加工法刻印方式，不僅節省製程時間且對擴散結構形貌可精準控制，並降低製程成本，還可提供同時具有擴散與光場調控功能之擴散膜片，且應用於照明模組中時，更可減少其他擴散膜片之使用而達到薄型化的需求。

故本發明之一種光學擴散膜片製作方法，其步驟包含(A)以一刀具刻劃一模仁，於該模仁表面形成一凹凸結構；(B)將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用一光源曝光固化，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構；(C)對該膜片進行裁切製成一光學擴散膜片。其中步驟A該刀具刻畫該模仁時，可以相同深度刻畫或是變化刻劃的深度，於該模仁表面形成該凹凸結構，且該凹凸結構可經由二次以上的刻畫加工，形成二維以上的格子狀結構。

其中步驟A該模仁可以為一滾筒模仁或一平面模仁，並且該滾筒模仁與該平面模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。該刀具可以為鑽石、金屬、金屬合金或其他硬度大於該模仁之材質。該模仁表面之該凹凸結構的週期可為1μm~1mm之間，其波峰與波谷的深度差可在1μm~1mm之間，且該凹凸結構可為正弦形、非球面形或多邊形。其中步驟B之該膜片可為聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙稀、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等高分子材質；該光源可以為紫外線、黃光、紅外線、X射線、伽馬射線或電子束。

本發明亦提供一種光學擴散膜片製作方法，其步驟包含A.一刀具刻劃一模仁時，於該模仁表面形成一凹凸結構；B.將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用熱壓轉印，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構；C.對該膜片進行裁切。其中步驟A該刀具刻畫該模仁時，可以相同深度刻畫或是變化刻劃的深度，於該模仁表面形成該凹凸結構，且該凹凸結構可經由二次以上的刻畫加工，形成二維以上的格子狀結構。

其中步驟A該模仁可以為一滾筒模仁或一平面模仁，並且該滾筒模仁與該平面模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。該刀具可以為鑽石、金屬、金屬合金或其他硬度大於該模仁之材質。該模仁表面之該凹凸結構的週期可為1μm~1mm之間，其波峰與波谷的深度差可在1μm~1mm之間，且該凹凸結構可為正弦形、非球面形或多邊形。其中步驟B之該膜片可為聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙稀、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等高分子材質；熱壓溫度介於360K至480K之間。

因此，本發明之該光學擴散膜片製作方法，利用該刀具刻劃該模仁，該刀具可以相同深度刻畫或變化刻劃的深度，於該模仁表面形成該凹凸結構，再以該模仁壓印塗佈膠之該膜片，並同時利用該光源曝光固化，或利用熱壓轉印，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構，再對該膜片進行裁切製成該光學擴散膜片。故當光線經過該光學擴散膜片，可藉由該凹凸結構或二維以上的格子狀結構，對發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)光源、小面積光源或背光源進行高度擴散與光場調控的功能，進而達到光線擴散及均勻化的目的。另外，當製作該凹凸結構時，製程中不需翻模，亦無需以電鑄或熱壓等方式成型該模仁或基板；當製作二維以上的格子狀結構時，製程中可視需求進行翻模，翻模方式包含電鑄或熱壓等方式以成型該模仁或基板；相較傳統雷射曝光方式，不僅節省製程時間且對擴散結構形貌可精準控制，並降低製程成本，還可製作大面積的該光學擴散膜片，並且應用於照明模組中時，更可減少其他擴散膜片之使用而達到薄型化的需求。

1‧‧‧光學擴散膜片

10‧‧‧模仁

20‧‧‧刀具

30‧‧‧凹凸結構

31‧‧‧第一維度方向的凹凸結構

31'‧‧‧第一維度方向的凹凸結構

32‧‧‧第二維度方向的凹凸結構

32'‧‧‧第二維度方向的凹凸結構

40‧‧‧格子狀結構

50‧‧‧膜片

60‧‧‧膠

70‧‧‧光源

80‧‧‧熱壓機頂部加熱夾頭

90‧‧‧熱壓機底部加熱夾頭

301‧‧‧波峰

302‧‧‧波谷

311‧‧‧週期

311'‧‧‧週期

312‧‧‧振幅

312'‧‧‧振幅

312"‧‧‧振幅

321‧‧‧週期

321'‧‧‧週期

322‧‧‧底角

322'‧‧‧底角

A‧‧‧以一刀具刻劃一模仁，於該模仁表面形成一凹凸結構

B‧‧‧將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用一光源曝光固化，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構

C‧‧‧對該膜片進行裁切

A1‧‧‧以一刀具刻劃一模仁，於該模仁表面形成一凹凸結構

B1‧‧‧將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用熱壓轉印，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構

C1‧‧‧對該膜片進行裁切

圖1係為本發明之光學擴散膜片製作方法流程圖。

圖2(a)係為本發明之光學擴散膜片製作方法步驟A示意圖。

圖2(b)係為本發明之光學擴散膜片製作方法步驟B示意圖。

圖3係為本發明之光學擴散膜片之電子顯微鏡圖。

圖4係為本發明具有格子狀結構之模仁示意圖。

圖5(a)係為本發明模仁表面第一維度方向的凹凸結構剖面圖。

圖5(b)係為本發明模仁表面第二維度方向的凹凸結構剖面圖。

圖6(a)係為本發明另一實施例之模仁表面第一維度方向的凹凸結構剖面圖。

圖6(b)係為本發明另一實施例之模仁表面第二維度方向的凹凸結構剖面圖。

圖7係為本發明另一種光學擴散膜片製作方法流程圖。

圖8係為本發明之光學擴散膜片製作方法步驟B1示意圖。。

請參考圖1與圖4，圖1係為本發明之光學擴散膜片1製作方法流程圖；圖4係為本發明具有格子狀結構40之模仁10示意圖。其步驟包含(A)以一刀具20刻劃一模仁10，於該模仁10表面形成一凹凸結構30；(B)將塗佈膠60之一膜片50，經由該模仁10於該膜片50表面壓印，並同時利用一光源70曝光固化，因此於該膜片50表面形成該凹凸結構30相對應的結構；(C)對該膜片50進行裁切製成一光學擴散膜片1。其中步驟A該刀具20刻畫該模仁10，可以相同深度刻畫或是變化刻劃的深度，於該模仁10表面形成該凹凸結構30。該凹凸結構30可為正弦形、非球面形或多邊形，且該凹凸結構30的週期可為1μm~1mm之間，其波峰301與波谷302的深度差可在1μm~1mm之間。

對步驟A之該凹凸結構30可經由二次以上的刻畫加工形成二維以上的格子狀結構40。其加工方向與第一次的刻畫方向正交或夾0~90度，加工形狀可與第一次的刻畫形狀不同，以形成二維的格子狀結構40，此格子狀結構40其刻劃外形，自橫切面視之亦為正弦形、非球面形或多邊形。此外，遇特殊需求時，可對格子狀結構40進行第三次以上的加工，加工方向與第一次及第二次的刻畫方向夾0~90度，加工形狀可與第一次與第二次的刻畫形狀不同。

當製作該凹凸結構30時，製程中不需翻模，亦無需以電鑄或熱壓等方式成型該模仁10或基板；當製作二維以上的格子狀結構40時，製程中可視需求進行翻模，通常於壓印與所刻劃的該凹凸結構30相反時進行翻模，翻模方式包含電鑄或熱壓等方式以成型該模仁10或基板；相較傳統雷射加工刻印方式，不僅節省製程時間且該凹凸結構30形貌可精準控制，並降低製程成本。

其中步驟A之該模仁10可以為一滾筒模仁或一平面模仁，並且該滾筒模仁與該平面模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。該刀具20可以為鑽石、金屬、金屬合金或其他硬度大於該模仁10之材質。步驟B之該膜片50可為聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙稀、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等材質。該光源70可以為紫外線、黃光、紅外線、X射線、伽馬射線或電子束。

請參考圖2(a)、圖2(b)、圖3，圖2(a)係為本發明之光學擴散膜片1製作方法步驟A示意圖；圖2(b)係為本發明之光學擴散膜片1製作方法步驟B示意圖；圖3係為本發明一實施例之光學擴散膜片1之電子顯微鏡圖。在本實施例中使用一硬質銅滾筒模仁以及一單晶鑽石刀具進行步驟A，該刀具20為一R刀，尖端由半徑13微米的輪廓構成，先以該刀具20刻劃該模仁10，控制該刀具20刀尖在該模仁10表面的橫切面方向上行走，該刀具20行走的同時刻畫既定的深度，此深度值為連續變化的數值，最後於該模仁10表面形成具週期性之該凹凸結構30，以一週期為例，如使用頂角60度的單晶鑽石刀具，從波峰301到波谷302則需分劃10圈(次)完成。再進行步驟B，將該膜片50塗佈紫外光膠後，經由該模仁10於該膜片50表面滾印，並同時利用紫外線曝光固化，於該膜片50表面形成該凹凸結構30相對應的結構，最後再以步驟C對該膜片50進行裁切，製成該光學擴散膜片1，其每區週期寬為53um，波峰301至波谷302亦為53um，如圖3所示。另外，於步驟A中該刀具20刻劃該模仁10表面，行走的同時也可變化該刀具20刻劃的深度，此深度值為離散的數值，則形成振幅不同的該凹凸結構30。

請參考圖4、圖5(a)、圖5(b)、圖6(a)以及圖6(b)，圖5(a)係為本發明模仁10表面第一維度方向的凹凸結構31剖面圖；圖5(b)係為本發明模仁10表面第二維度方向的凹凸結構32剖面圖；圖6(a)係為本發明另一實施例之模仁10表面第一維度方向的凹凸結構31'剖面圖；圖6(b)係為本發明另一實施例之模仁10表面第二維度方向的凹凸結構32'剖面圖。將一平面模仁第一次刻劃加工，以相同深度刻畫，其表面形成第一維度方向的凹凸結構31，週期為311，振幅為312，進一步再以刀尖呈V型的單晶鑽石刀具加工另一正交維度，可切削出V型第二維度方向的凹凸結構32，其底角為322，週期為321，即可得到具有二維的格子狀結構40之該模仁10，再進行步驟B與步驟C，於該膜片50表面形成格子狀結構40相對應的結構。其中該光學擴散膜片1表面的格子狀結構40，可做為更複雜的控制光場用途。另外，當該平面模仁第一次刻劃加工，還可變化刻劃的深度，其表面形成振幅不同的第一維度方向的凹凸結構31'，週期為311'，振幅為312'與312"，進一步再以刀尖呈V型的單晶鑽石刀具變化刻劃的深度加工另一正交維度，可切削出V型第二維度方向的凹凸結構32'，其底角為322'，週期為321'，再進行步驟B與步驟C，即可得到具有二維的格子狀結構40之該光學擴散膜片1。

請參考圖7、圖8，圖7係為本發明之光學擴散膜片1製作方法另一實施例流程圖；圖8係為本發明之光學擴散膜片1製作方法步驟B1示意圖。本發明之另一種光學擴散膜片1製作方法，其步驟包含A.一刀具20刻劃一模仁10時，於該模仁10表面形成一凹凸結構30；B.將塗佈膠60之一膜片50，經由該模仁10於該膜片50表面壓印，並同時利用熱壓轉印，於該膜片50表面形成該凹凸結構30相對應的結構；C.對該膜片50進行裁切。其中步驟A該刀具20刻畫該模仁10時，可以相同深度刻畫或是變化刻劃的深度，於該模仁10表面形成該凹凸結構30，且該凹凸結構30可經由二次以上的刻畫加工，形成二維以上的格子狀結構40。

製作該光學擴散膜片1時，係將表面具有二維以上的格子狀結構40之該模仁10及一欲熱壓印成該光學擴散膜片1之該膜片50分別熱性連接且固定於熱壓機頂部與底部加熱夾頭80、90；利用熱壓機底部加熱夾頭90控制該膜片50之溫度介於360K至480K之間，其較佳係介於385K至 413K之間，以使該膜片50處於半熔融狀態；接著，將該模仁10其具格子狀結構40的表面加壓於該膜片50表面，使該模仁10表面的格子狀結構40藉由熱壓印技術而轉印形成在該膜片50表面上，如此即可形成該光學擴散膜片1。其中，該膜片50可為聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙稀、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等高分子材質，其較佳係選自聚酸甲酯、或聚乙烯對苯二甲酸酯等高分子材料。

因此，本發明之該光學擴散膜片1製作方法不僅可製作大面積光學擴散結構之該光學擴散膜片1，在製作過程中可視需求翻模，通常翻模應用於欲壓印與所刻劃的該凹凸結構30相反時，可節省製程時間並降低製程成本，並且光線經過該光學擴散膜片1時，藉由該凹凸結構30調控達到光線擴散及均勻化作用，使該光學擴散膜片1同時具有良好的擴散性與光場調控功能。

A‧‧‧以一刀具刻劃一模仁，於該模仁之表面形成一凹凸結構

C‧‧‧對該膜片進行裁切

Claims

一種光學擴散膜片製作方法，其步驟包含：A.一刀具刻劃一模仁時，於該模仁表面形成一凹凸結構；B.將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用一光源曝光固化，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構；C.對該膜片進行裁切。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該凹凸結構可經由二次以上的刻畫加工形成二維以上的格子狀結構。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該膜仁可以為一滾筒模仁或一平面模仁。
如申請專利範圍第3項所述之光學擴散膜片製作方法，其中該滾筒模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。
如申請專利範圍第3項所述之光學擴散膜片製作方法，其中該平面模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該刀具可以為鑽石、金屬、金屬合金或其他硬度大於該模仁之材質。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該凹凸結構週期可為1μm~1mm之間，其波峰與波谷的深度差可在1μm~1mm之間。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A該刀具刻畫該模仁，可以相同深度刻畫或是變化刻劃的深度，於該模仁表面形成該凹凸結構。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該凹凸結構可為正弦形、非球面形或多邊形。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟B之該膜片可為聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙稀、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等高分子材質。
如申請專利範圍第1項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟B之該光源可以為紫外線、黃光、紅外線、X射線、伽馬射線或電子束。
一種光學擴散膜片製作方法，其步驟包含：A.一刀具刻劃一模仁時，於該模仁表面形成一凹凸結構；B.將塗佈膠之一膜片，經由該模仁於該膜片表面壓印，並同時利用熱壓轉印，於該膜片表面形成該凹凸結構相對應的結構；C.對該膜片進行裁切。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該凹凸結構可經由二次以上的刻畫加工形成二維以上的格子狀結構。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該模仁可以為一滾筒模仁或一平面模仁。
如申請專利範圍第14項所述之光學擴散膜片製作方法，其中該滾筒模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。
如申請專利範圍第14項所述之光學擴散膜片製作方法，其中該平面模仁可以為塑膠、金屬或金屬合金材質。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該刀具可以為鑽石、金屬、金屬合金或其他硬度大於該模仁之材質。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該凹凸結構週期可為1μm~1mm之間，其波峰與波谷的深度差可在1μm~1mm之間。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A該刀具刻畫該模仁，可以相同深度刻畫或是變化刻劃的深度，於該模仁表面形成該凹凸結構。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟A之該凹凸結構可為正弦形、非球面形或多邊形。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟B之該膜片可為聚丙烯、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚苯乙稀、聚碳酸酯、聚酸甲酯或聚甲基丙烯酸等高分子材質。
如申請專利範圍第12項所述之光學擴散膜片製作方法，其中步驟B之熱壓溫度可為360K至480K之間。