TW201520616A - 調光薄膜 - Google Patents

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TW201520616A TW102143784A TW102143784A TW201520616A TW 201520616 A TW201520616 A TW 201520616A TW 102143784 A TW102143784 A TW 102143784A TW 102143784 A TW102143784 A TW 102143784A TW 201520616 A TW201520616 A TW 201520616A
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Meng-Chieh Chou
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Abstract

本發明係有關於一種調光薄膜，其包含一透明基材，透明基材之一光入射面具有複數個微透鏡結構，且透明基材之一光出射面具有複數個微柱狀稜鏡結構。其中微透鏡結構的曲率係為50μm-1至500μm-1，且各微透鏡結構係對應至少一個微柱狀稜鏡結構。本發明係藉由微透鏡結構與微柱狀稜鏡結構的設計，使太陽光能更有效地被利用，以達到節能之功效，

Description

調光薄膜
本發明是有關於一種調光薄膜，係可有效地利用入射光，並調控出射光方向之光學薄膜，其可進一步應用於窗戶及窗簾等窗組。
節能意識逐漸提高後，建築照明節能也成為主要研究的課題之一，除了利用人工照明設備節能以外，同時自然光節能的策略也被大力提倡。
為了提高自然光的利用率，本發明利用微透鏡結構使來自各方向的光線能夠聚光至室內，但此僅會提高特定區域的亮度，因而造成人眼不適。因此，將此聚光的微透鏡結構搭配微柱狀稜鏡結構即可使大部分的光線導至天花板，提高整體空間的照度。
本發明之目的在於提供一種新式的調光薄膜，其具有微透鏡結構與微柱狀稜鏡結構的設計，使太陽光能更有效地被利用，以達到節能之功效。
為達到上述目的，本發明提供一種調光薄膜，其包含：一透明基材，透明基材之一光入射面具有複數個微透鏡結構，透明基材之一光出射面具有複數個微柱狀稜鏡結構，其中微透鏡結構的曲率係為50μm-1至500μm-1，且各微透鏡結構係對應至少一個微柱狀稜鏡結構。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微透鏡結構係可為一維微透鏡、二維微透鏡或其組合。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微透鏡結構的寬度係介於10μm至500μm之間，高度係介於0.025μm至70μm之間。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的各微柱狀稜鏡結構具有一第一側面及一第二側面，當一光入射微透鏡結構後，光線於微柱狀稜鏡結構之第一側面進行全反射，接著於第二側面出射。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微柱狀稜鏡結構之第一側面與透明基材間具有一第一夾角，其介於40°至90°之間，第一側面與第二側面間具有一第二夾角，其介於20°至60°之間，以使出射光達到調光功效。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微柱狀稜鏡的寬度係介於10μm至500μm之間，高度係介於1μm至1500μm之間。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的各微透鏡結構係為相同或不同，各微柱狀稜鏡結構係為相同或不同。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微透鏡結構或 微柱狀稜鏡結構係為連續排列或不連續排列。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微透鏡結構可為一陣列結構，此陣列結構係為線型、曲線型或其組合。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的微透鏡結構或微柱狀稜鏡結構的組成材料選自一熱固化型材料或一光固化型材料。組成材料進一步包含一紅外線吸收劑、一紫外線吸收劑、一抗汙劑、一抗菌劑或其組合。
於本發明之一實施例，調光薄膜中的透明基材之光入射面之微透鏡結構上或光出射面之微柱狀稜鏡結構上包含一塗層。塗層為一黏著層、一硬塗層、一低表面能塗層、一紅外線吸收層、一紫外線吸收層或其組合，且塗層進一步包含一紅外線吸收劑、一紫外線吸收劑、一抗汙劑、一抗菌劑或其組合。
10、20、30、40、50、60、70、80‧‧‧透明基材
13‧‧‧入射光
14‧‧‧出射光
100、200、300、400、500、600、700、800、900a、900b‧‧‧調光薄膜
110、210、310、410、510、610A、610B、710、810、910、 930‧‧‧微透鏡結構
110H、510H‧‧‧微透鏡結構的高度
110L、210L、310L‧‧‧微透鏡結構之長軸方向
110W、510W、610AW、610BW‧‧‧微透鏡結構的寬度
120、220、320、420、520、620、720、820、920、940‧‧‧微柱狀稜鏡結構
120L、220L、320L‧‧‧微柱狀稜鏡結構之長軸方向
710A‧‧‧微柱狀稜鏡結構之第一側面
710B‧‧‧微柱狀稜鏡結構之第二側面
720H‧‧‧微柱狀稜鏡結構的高度
720W‧‧‧微柱狀稜鏡結構的寬度
830、840‧‧‧塗層
S1、S2‧‧‧間距
θ1、θ2‧‧‧角度
第1圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜100的結構示意圖。
第2圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜200的結構示意圖。
第3圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜300的結構示意圖。
第4圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜400的結構示意圖。
第5a圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜500的 結構示意圖。
第5b圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜500的結構剖面圖。
第6圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜600的結構示意圖。
第7圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜700的局部結構放大圖。
第8圖：本發明之一較佳實施例之調光薄膜800的結構剖面圖。
第9a圖：本發明之之一較佳實施例之調光薄膜900a的配置方式。
第9b圖：本發明之之一較佳實施例之調光薄膜900b的配置方式。
為清楚說明本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
第1圖係本發明之一較佳實施例之調光薄膜100的結構示意圖。於此圖示中，入射光為13，且出射光為14。此調光薄膜100，其包含一透明基材10。透明基材10具有 一光入射面及一光出射面。透明基材10之光入射面具有複數個微透鏡結構110，透明基材10之光出射面具有複數個微柱狀稜鏡結構120。為了提高入射光13的利用率，使光線能以較佳角度聚焦於微柱狀稜鏡結構120，因此微透鏡結構110的曲率係為130μm-1，且於此實施例中，各微透鏡結構110係對應二個微柱狀稜鏡結構120。
於本發明所提出的調光薄膜中，微透鏡結構係可為一維微透鏡、二維微透鏡或其組合。且微透鏡結構係可為連續排列或不連續排列。
於此實施例中，微透鏡結構110係由複數個一維微透鏡所構成，此一維微透鏡係為微柱狀透鏡。且微柱狀透鏡與微柱狀稜鏡結構各以連續排列的方式配置於透明基材之光入射面與光出射面上。其中，微透鏡結構110的寬度110W係為50μm，高度110H係為2.5μm。
本發明所提出的調光薄膜中，微透鏡結構可為一陣列結構，此陣列結構係可為線型、曲線型或其組合。於此實施例中，微透鏡結構110係以線型排列。
另，於此實施例中的微透鏡結構110與微柱狀稜鏡結構120係為平行排列。「平行排列」意指微透鏡結構110的長軸方向110L與微柱狀稜鏡結構120的長軸方向120L係為平行。本發明並不限此上述「平行排列」之方式，還可為「垂直排列」或夾一特定角度排列。
第2圖係本發明之一較佳實施例之調光薄膜200的結構示意圖，圖式中微透鏡結構210的長軸方向210L與微 柱狀稜鏡結構220的長軸方向220L係為垂直排列。
第3圖係本發明之一較佳實施例之調光薄膜300的結構示意圖，圖式中微透鏡結構310的長軸方向310L與微柱狀稜鏡結構320的長軸方向320L間具有一夾角。
第4圖係本發明之一較佳實施例之調光薄膜400的結構示意圖。調光薄膜400與前述調光薄膜100的差異在於調光薄膜400上的微透鏡結構410排列方式及微柱狀透鏡420排列方式。微透鏡結構410並非以完全的連續排列，而是以兩個微透鏡結構410與兩個微透鏡結構410間具有一間隙S1的方式排列。微柱狀稜鏡結構420亦非以完全的連續排列，而是以四個微柱狀稜鏡結構420與四個微柱狀稜鏡結構420間具有一間隙S2的方式排列。為了提高入射光13的利用率，使光線能以較佳角度聚焦於微柱狀稜鏡結構420，因此微透鏡結構410的曲率係為130μm-1，且各微透鏡結構410對應二個微柱狀稜鏡結構420。
第5a圖係本發明之另一實施例之調光薄膜500的結構示意圖。第5b圖係本發明之調光薄膜500的結構剖面圖。請一併參考第5a圖及第5b圖。調光薄膜500與前述調光薄膜100的差異在於此調光薄膜500之光入射面上的微透鏡結構510。於此實施例中，微透鏡結構510係由複數個二維微透鏡所組成。為了提高入射光13的利用率，使光線能以較佳角度聚焦於微柱狀稜鏡結構520，因此二維微透鏡結構的曲率係為130μm-1，且各二維微透鏡結構對應二個微柱狀稜鏡結構520。
其中，每二維微透鏡間係為連續排列，二維微透鏡結構的寬度510W為50μm，高度510H為2.5μm。且上述二維微透鏡結構係以線型排列。但其排列方式並不限於此，亦可以亂序的方式排列，同樣具有提高入射光的利用率。
第6圖係本發明之另一較佳實施例之調光薄膜600的結構示意圖，此調光薄膜600與前述調光薄膜100的差異在於此調光薄膜600之光入射面上的微透鏡結構。微透鏡結構係由複數個一維微透鏡610A及複數個二維微透鏡610B所組成，其中一維微透鏡610A與二維微透鏡為交替配置。其中一維微透鏡610A係為微柱狀透鏡。為了提高入射光的利用率，使光線能以較佳角度聚焦於微柱狀稜鏡結構620上，因此一維微透鏡610A的曲率係為130μm-1，二維微透鏡610B的曲率為130μm-1。且各一維微透鏡610A及各二維微透鏡610B分別對應二個微柱狀稜鏡結構620。
上述一維微透鏡610A與二維微透鏡610B係以連續交替排列的方式配置於透明基材60之光入射面上。其中一維微透鏡610A與二維微透鏡610B交替排列的列數比可為1：2或2：1。一維微透鏡610A的寬度610AW係為50μm，高度610AH係為2.5μm。二維微透鏡610B的寬度610BW為50μm，高度610BH為2.5μm。
為了詳細說明光行進路徑，請參照第7圖，此為調光薄膜700的局部結構放大圖。調光薄膜700中的透明基材70之光入射面上具有微透鏡結構710及光出射面具有微柱狀稜鏡結構720。當入射光13入射微透鏡結構710後，於微 柱狀稜鏡結構720之第一側面720A進行全反射，接著於第二側面720B出射。為了調控出射光14的出射方向，微柱狀稜鏡結構720之第一側面720A與透明基材70間具有一第一夾角θ1，第一側面720A與第二側面720B間具有一第二夾角θ2，其係為以使出射光達到調光之功效。其中，θ1介於40°至90°之間，θ2介於20°至60°之間。且微柱狀稜鏡結構720的寬度720W係為20μm，高度720H係為35μm。
上述實施例中，透明基材係可為係選自聚酯(polyester)、聚對苯二甲酸乙烯酯(poly ethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、丙烯酸樹脂(acrylate resin)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)及聚氨酯(poly urethane)所構成之群組。
上述實施例中，微透鏡結構或微柱狀稜鏡結構的組成材料係為一熱固化型材料或一光固型材料，例如可為丙烯酸樹脂、聚氨酯、聚酯、矽樹脂或環氧樹脂。組成材料進一步包含一紅外線吸收劑、一紫外線吸收劑、一抗汙劑、一抗菌劑或其組合。
此外，本發明所提出的調光薄膜中的複數個微透鏡結構上或複數個微柱狀稜鏡結構上包含一塗層。塗層為一黏著層、一硬塗層、一低表面能塗層、一紅外線吸收層、一紫外線吸收層或其組合，且塗層進一步包含一紅外線吸收劑、一紫外線吸收劑、一抗汙劑、一抗菌劑或其組合。
第8圖係本發明之另一較佳實施例之調光薄膜800 的結構剖面圖。調光薄膜800中的的微透鏡結構810上具有一塗層830以及微柱狀稜鏡結構820的表面上具一塗層840；塗層830或840可依實際需要的功能設置。在一較佳實施態樣中，塗層830係為一黏著層，得以將調光薄膜800貼合至任意基材。塗層840係可為一硬塗層，用以保護微柱狀稜鏡結構820，避免結構因表面收到破壞而降低造成調光功效。
上述調光薄膜中的微透鏡結構以及微柱狀稜鏡結構於透明基材之配置方式可為位於透明基材上的一部分或全部，上述「一部分」例如可為間隔式配置、棋盤式配置、圖案化配置於透明基材二側，配置方式並不限於上述所示，可依照使用者的需求自行調整配置的方式。
第9a圖係本發明之一較佳實施例之調光薄膜900a的配置方式，其中調光薄膜900a的微透鏡結構910以及微柱狀稜鏡結構920以相對應的方式成條狀間隔式配置於透明基材之二側。在第9b圖係本發明之另一較佳實施例之調光薄膜900b的配置方式，其中調光薄膜900b的微透鏡結構930以及微柱狀稜鏡結構940以相對應的方式成棋盤式配置於透明基材之二側。
此外，本發明的調光膜亦可以多種方式設置於一透明性基板上。透明性基板可為一玻璃、壓力克板及窗簾等。調光薄膜可以完全設置、條狀間隔式、棋盤式，或者其他圖案方式配置於透明性基板上，如設置於窗組或窗簾上。
本發明之調光薄膜的製作方法包括壓印、擠壓、鑄 模、射出等製作方法。例如壓印方法係於透明基材上之一側塗佈光固化材料層，接著以圖案化模具壓印光固化材料層使複數個微結構成形於透明基材之上，最後再進行固化步驟，完成之後再對透明基材之另一側進行同樣步驟即可製得。本發明之調光薄膜的並不限於上述所示方法，任何熟於此項技術人士可利用已知的現有技術在透明基材之兩側分別形成具有複數個微透鏡結構及複數個微柱狀稜鏡結構。微透鏡結構的曲率為50μm-1至500μm-1，且各個微稜鏡結構對應至少一個為微柱狀透鏡結構即可達到本發明所提出調光功效。
又，在第1圖至第9b圖之微透鏡結構及微柱狀稜鏡結構僅為示意圖，並未按照比例繪製。故以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即凡本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
10‧‧‧透明基材
13‧‧‧入射光
14‧‧‧出射光
100‧‧‧調光薄膜
110‧‧‧微透鏡結構
120‧‧‧微柱狀稜鏡結構
110H‧‧‧微透鏡高度
110W‧‧‧微透鏡寬度
110L‧‧‧微透鏡結構之長軸方向
120L‧‧‧微柱狀稜鏡結構之長軸方向

Claims (13)

  1. 一種調光薄膜，其包含：一透明基材，該透明基材之一光入射面具有複數個微透鏡結構，且該透明基材之一光出射面具有複數個微柱狀稜鏡結構，其中該些微透鏡結構的曲率係為50μm-1至500μm-1，且各該透鏡結構係對應至少一個該微柱狀稜鏡結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中該些微透鏡結構係可為一維微透鏡、二維微透鏡或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中該些微透鏡結構的寬度係介於10μm至500μm之間，高度係介於0.025μm至70μm之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中各該微柱狀稜鏡結構具有一第一側面及一第二側面，當一光線入射該些微透鏡結構後，該光線於該些微柱狀稜鏡結構之該第一側面進行全反射，接著於該第二側面出射。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之調光薄膜，其中該些微柱狀稜鏡結構之該第一側面與該透明基材間具有一第一夾角，其介於40°至90°之間，該第一側面與該第二側面間具有一第二夾角，其介於20°至60°之間，以使出射光達到調光功效。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中該些微柱狀稜鏡的寬度係介於10μm至500μm之間，且其高度係介於1μm至1500μm之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中各該微透鏡結構係為相同或不同，各該微柱狀稜鏡結構係為相同或不同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中該些微透鏡結構或該些微柱狀稜鏡結構係為連續排列或不連續排列。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之調光薄膜，其中該些微透鏡結構為一陣列結構，該陣列結構為線型、曲線型或其組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中該些微透鏡結構及該些微柱狀稜鏡結構的一組成材料係選自一熱固化型材料或一光固化型材料。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之調光薄膜，其中該組成材料進一步包含一紅外線吸收劑、一紫外線吸收劑、一抗汙劑、一抗菌劑或其組合。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之調光薄膜，其中該透明基材之該光入射面之該些微透鏡結構上或該光出射面 之該些微柱狀稜鏡結構上包含一塗層。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之調光薄膜，其中該塗層為一黏著層、一硬塗層、一低表面能塗層、一紅外線吸收層、一紫外線吸收層或其組合，且該塗層進一步包含一紅外線吸收劑、一紫外線吸收劑、一抗汙劑、一抗菌劑或其組合。
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