TW201838812A - 微結構化與圖案化之導光板及包含該導光板之裝置 - Google Patents

Abstract

本文揭示導光板，包括：透明基板，該透明基板具有邊緣表面、發光第一主表面及相對的第二主表面；及聚合物膜，該聚合物膜設置於該透明基板之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者上，其中該聚合物膜包括複數個微結構及/或複數個光提取特徵。至少一個光源可耦接至透明基板之邊緣表面。進一步揭示包括上述導光板的顯示及照明裝置，以及用於製造上述導光板的方法。

Description

微結構化與圖案化之導光板及包含該導光板之裝置

此申請案根據專利法主張於2016年12月29日申請之美國臨時申請案序號第62/440,029號之優先權之權益，依據該案之內容且將該案之內容以其全文引用方式併入本文。

本揭示案大致上關於導光板及包括上述導光板的顯示或照明裝置，並且更具體而言關於包括經圖案化有複數個微結構及/或光提取特徵的聚合物膜的玻璃導光板。

液晶顯示器(LCD)常用於各種電子裝置，例如手機、筆記型電腦、電子平板電腦、電視機及電腦顯示器。然而，與其他顯示裝置相比，在亮度、對比度、效率及視角方面，液晶顯示器可能受限制。舉例而言，為了與其他顯示技術競爭，於習知液晶顯示器中持續需要更高的對比度、色域(color gamut)及亮度同時亦平衡功率需求及裝置尺寸（例如厚度）。

液晶顯示器可包括用於產生光的背光單元(BLU)，光然後可經轉換、濾波及/或偏振以產生期望的影像。背光單元可為側光式(edge-lit)，例如，包括耦接至導光板(LGP)之邊緣的光源，或者直下式(back-lit)，例如，包括設置於液晶顯示器面板後面的光源之二維陣列。與側光式背光單元相比，直下式背光單元可具有改善的動態對比度(dynamic contrast)之優點。舉例而言，具有直下式背光單元的顯示器可獨立地調整每個LED之亮度，以優化影像各處亮度之動態範圍。此為熟知的局部調光(local dimming)。然而，為了實現期望的光均勻度及/或避免直下式背光單元中的熱點(hot spot)，一或更多個光源可能位於與導光板相距一定距離處，因此使整個顯示器厚度大於側光式背光單元之顯示器厚度。在習知側光式背光單元中，來自每個LED的光可散佈在導光板之大區域各處，使得關閉單獨的LED或LED群組可能對動態對比度僅有最小的影響。

舉例而言，藉由在導光板表面上提供一或更多個微結構，可增強導光板之局部調光效率。舉例而言，可將塑膠導光板（例如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate; PMMA)或甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(methyl methacrylate styrene; MS)導光板）製造為具有表面微結構，例如微透鏡，其可將來自每個LED的光限制於窄帶內。如此一來，可能可以調整沿導光板之邊緣的一或更多個光源之亮度以增強顯示器之動態對比度。若LED安裝於導光板之兩個相對側上，則可調整LED對之亮度以沿照明帶產生亮度梯度，此舉可進一步改善動態對比度。

修改導光板以改進從該導光板提取的光之色彩及/或強度之均勻度亦可能為有利的。舉例而言，可修改導光板之至少一個表面以包含破壞導光板中全內反射(TIR)的光提取特徵。在一些情況下，光提取特徵之密度可隨著與光源的距離而增加。用於導光板之表面修改以形成微結構及/或光提取特徵的技術可包含，舉例而言，絲網印刷(screen printing)、噴墨印刷(inkjet printing)、熱壓印(thermal imprinting)及雷射壓印(laser imprinting)。在圖案控制圖案化方面，雷射壓印可具有某些優點，例如使用軟體、減少處理時間、重複性及製造靈活性。熱壓印在對特徵形狀的改進的控制、重複性及品質處理能力方面亦可具有優勢。

玻璃導光板相對於塑膠導光板可提供各種改進，例如，在玻璃導光板的低光衰減、低熱膨脹係數及高機械強度方面。因此，可能期望使用玻璃作為導光板的結構的替代材料，用以克服與塑膠相關的各種缺點。舉例而言，由於塑膠相對較弱的機械強度及/或低剛度，可能難以製造既足夠大又薄的塑膠導光板以滿足當前消費者需求。由於高熱膨脹係數，塑膠導光板還可能需要光源與導光板之間的較大間隙，這可能減少光耦合效率及/或需要較大的顯示器邊框(bezel)。另外，與玻璃導光板相比，塑膠導光板可能具有較高的吸收濕氣以及膨脹的傾向。

由於上述優點，許多顯示器製造商正在用玻璃導光板取代塑膠導光板，例如，用以生產較薄的顯示器。然而，可能難以使用與用以處理塑膠導光板相同的方法及/或設備來處理玻璃導光板。舉例而言，儘管熱壓印技術（例如射出成型、擠出(extruding)及/或壓花(embossing)）可能適用於塑膠導光板，但由於玻璃導光板的較高的玻璃轉換溫度及/或較高的黏度，上述熱壓印技術可能與玻璃導光板不相容。另外，儘管可能用雷射修改玻璃基板為可行的，但與用於塑膠導光板的製程相比，玻璃之穩定性可能使雷射壓印製程更困難，並且可能需要不同的設備。

因此，提供具有改進的局部調光效率的玻璃導光板將為有利的，例如，在其至少一個表面上具有微結構的玻璃導光板。另外，提供具有改進的光均勻度的玻璃導光板將為有利的，例如，具有在至少一個表面上圖案化的光提取特徵的玻璃導光板。提供用於提供具有微結構及/或光提取特徵的導光板表面的簡單及/或成本有效的方法亦將為有利的。更將有利的為，提供具有類似於側光式背光單元般薄的背光，同時亦提供類似於直下式背光單元的局部調光能力。

在各種實施例中，本揭示案關於導光板，包括：透明基板，該透明基板具有邊緣表面、發光第一主表面及相對的第二主表面；及聚合物膜，該聚合物膜設置於該透明基板之該第二主表面上，其中該聚合物膜包括複數個微結構，該複數個微結構經圖案化有複數個光提取特徵。本文亦揭示導光板，包括：玻璃基板，該玻璃基板具有邊緣表面、發光第一主表面及相對的第二主表面；及聚合物膜，該聚合物膜設置於該玻璃基板之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者上，其中該聚合物膜包括複數個光提取特徵。本文進一步揭示導光組件，包括本文揭示的導光板，該導光板光耦合至至少一個光源，以及揭示包括上述導光板及導光組件的顯示、電子或照明裝置。

在一些實施例中，導光板可具有小於約0.05的色偏(color shift)∆y。根據各種實施例，透明基板可為玻璃基板，舉例而言，包括包含以下的玻璃組成物：50~90 mol%的SiO₂ 、0~20 mol%的Al₂ O₃ 、0~20 mol%的B₂ O₃ 、0~20 mol%的P₂ O₅ 及0~25 mol%的R_x O的，其中x為1或2且R為Li、Na、K、Rb、Cs、Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及上述之組合物。在另外的實施例中，透明基板可包括各自小於1 ppm的Co、Ni及Cr。透明基板膜之厚度可於從約0.1 mm至約3 mm的範圍中，而聚合物膜之厚度可於從約5 μm至約500 μm的範圍中。

在某些實施例中，聚合物膜可包括可UV固化或可熱固化的聚合物，該聚合物可被模製至玻璃基板之發光表面上。在其他實施例中，聚合物膜可藉由介於其間的黏合劑層被層壓至透明基板。舉例而言，聚合物膜可包括週期性的或非週期性的微結構陣列，該微結構陣列包括稜鏡、圓角稜鏡(rounded prism)或凸鏡狀透鏡(lenticular lens)。舉例而言，微結構之高寬比可於從約0.1至約3的範圍中。根據非限制實施例，該複數個光提取特徵可具有三角形、梯形或拋物線的剖面輪廓。光提取特徵可具有小於約100 μm的至少一個尺度。

本文進一步揭示形成導光板的方法，方法包括施加聚合物材料層至透明基板之主表面，及成形聚合物材料以產生複數個微結構，該複數個微結構經圖案化有複數個光提取特徵。根據各種實施例，方法可包括施加聚合物材料層至與透明基板之發光表面相對的主表面。在某些實施例中，可藉由絲網印刷來施加聚合物材料層。舉例而言，藉由微複製、UV壓花、熱壓式壓花(thermal embossing)或熱壓花(hot embossing)來執行成形聚合物材料的步驟。本文揭示的方法可進一步包括用於形成成型模具(shaping mold)的一或更多個步驟。成形聚合物材料之步驟可包括將成型模具施加至聚合物材料層。

本文更進一步揭示形成導光板的方法，方法包括施加聚合物材料層至玻璃基板之至少一個主表面，及修改聚合物材料以產生複數個光提取特徵。在非限制實施例中，修改聚合物材料的步驟可包含熱及/或雷射壓印聚合物材料。

本揭示案之附加特徵及優點將於以下的實施方式中記載，並且部分地對於本領域熟知技術者而言從該實施方式將為顯而易見的，或藉由實踐本文所述的方法而認知，本文包含以下的實施方式、申請專利範圍以及附圖。

應瞭解，前述一般性描述及以下實施方式兩者呈現本揭示案之各種實施例，且欲提供用以瞭解申請專利範圍之本質及特性的概要或架構。本文包含附圖以提供進一步瞭解本揭示案，且附圖併入此說明書中且構成此說明書之一部分。圖式繪示本揭示案之各種實施例，且圖式與說明一起用以解釋本揭示案之原理及操作。

導光板 本文揭示導光板，包括：透明基板，該透明基板具有邊緣表面、發光第一主表面及相對的第二主表面；及聚合物膜，該聚合物膜設置在透明基板之第二主表面上，其中該聚合物膜包括複數個微結構，該複數個微結構經圖案化有複數個光提取特徵。本文亦揭示導光板，包括：玻璃基板，該玻璃基板具有邊緣表面、發光第一主表面及相對的第二主表面；及聚合物膜，該聚合物膜設置在玻璃基板之第一主表面及第二主表面中之至少一者上，其中該聚合物膜包括複數個光提取特徵。本文進一步揭示導光組件，包括如本文揭示的光耦合至至少一個光源的導光板。本文亦揭示包括上述導光件的各種裝置，例如顯示、照明及電子裝置，例如僅舉出一些，電視機、電腦、電話、平板電腦及其他顯示面板、照明器具、固態照明器、廣告牌及其他建築元件。

現將參照第 1 圖 ~ 第 15 圖 討論本揭示案之各種實施例，第 1 圖 ~ 第 15 圖 繪示導光板及其製造及操作之方法的示例的實施例。以下一般性描述欲提供所主張的裝置之概述，並且將參照非限制性描述的實施例貫穿本揭示案更具體地討論各種態樣，這些實施例在本揭示案之上下文內可彼此互換。

第 1A 圖 ~ 第 1C 圖 繪示包括透明基板110 及聚合物膜120 的示例的導光板(LGP)100 、100’ 、100’’ 。如第 1A 圖 ~ 第 1B 圖 中繪示，聚合物膜可包括複數個微結構130 。如第 1A 圖 ~ 第 1C 圖 中繪示，聚合物膜120 亦可經圖案化有光提取特徵135 、135’ 、135’’ 。聚合物膜120 可存在於透明基板之一個或兩個主表面上並且可為相同或不同的。在某些實施例中，在第 1A 圖 中描繪的光提取圖案可由藉由以下關於第 8A 圖 ~ 第 8D 圖 討論的示例的方法來產生。在各種實施例中，在第 1B 圖 中描繪的光提取圖案可由藉由以下關於第 9A 圖 ~ 第 9H 圖 討論的示例的方法來產生。在各種實施例中，在第 1C 圖 中描繪的光提取圖案可由藉由例如關於第 10 圖 討論的雷射及/或熱壓印技術來產生。當然，所描繪的光提取圖案僅為示例的並且可被適當地修改以產生任何期望的光提取。

如第 2 圖 所示，至少一個光源140 可光耦合至透明基板110 之邊緣表面150 ，例如，位於與邊緣表面150 相鄰處。如本文所使用的，用語「光耦合」欲表示光源位於導光板之邊緣處以便將光引入導光板。即使光源不與導光板實體接觸，光源亦可光耦合至導光板。另外的光源（未繪示）亦可光耦合至導光板之其他邊緣表面，例如相鄰或相對的邊緣表面。儘管第 2 圖 繪示具有微結構化聚合物膜的導光板，但應理解，具有任何配置的導光板，例如第 1A 圖 ~ 第 1C 圖 中繪示的配置以及其上的任何變化，可耦合至光源140 。

在第 2 圖 中由實線箭頭描繪自光源140 的大致光發射方向。注入導光板的光可由於全內反射(TIR)而沿著導光板之長度L 傳播，直到光以小於臨界角的入射角照射界面。全內反射(TIR)指在包括第一折射率的第一材料（例如，玻璃、塑膠等）中傳播的光可在與包括比第一折射率低的第二折射率的第二材料（例如，空氣等）的界面處被全反射的現象。可使用司乃爾定律(Snell’s law)來解釋TIR：其描述在不同折射率的兩種材料之間的界面處的光折射。根據司乃爾定律，n₁ 為第一材料之折射率，n₂ 為第二材料之折射率，Θ_i 為在界面處入射的光相對於界面之法線的角度（入射角），及Θ_r 為折射光相對於法線的折射角。當折射角(Θ_r )為90^o 時，例如，sin(Θ_r ) = 1，司乃爾定律可表示為：在這些條件下的入射角Θ_i 亦可被稱為臨界角Θ_c 。具有大於臨界角的入射角（Θ_i ＞ Θ_c ）的光將在第一材料內被全內反射，而具有等於或小於臨界角的入射角（Θ_i ≤ Θ_c ）的光將被第一材料穿透。

在空氣（n₁ =1）與玻璃（n₂ =1.5）之間的示例的界面之情況下，臨界角（Θ_c ）可經計算為42^o 。因此，若在玻璃中傳播的光以大於42^o 的入射角照射空氣─玻璃界面，則所有的入射光將以等於入射角的角度從界面反射。若反射光遇到包括與第一界面相同折射率關係的第二界面，則入射至第二界面上的光將再次以等於入射角的反射角反射。

聚合物膜120 可設置在透明基板110 之主表面上，例如發光（第一）表面160 ，與發光表面160 相對的（第二）主表面170 ，或表面160 與表面170 兩者。在一些實施例中，聚合物膜120 可設置在第二主表面170 上。如本文所使用的，用語「設置在……上」及其變化欲表示部件或層位於列出的部件之特定表面上，但未必與該表面直接實體接觸。舉例而言，第 2 圖 中描繪聚合物膜120 與透明基板110 之發光表面160 直接實體接觸；然而，在一些實施例中，在這兩個部件之間可存在其他層或膜（例如，黏合劑）。如此，設置在部件B之表面上的部件A可或可不與部件B直接實體接觸。

如由虛線箭頭所指出，微結構130 之陣列可與光提取特徵135 、135’ 、135’’ 及/或導光板之其他任選的部件一起導引光向前傳送（例如，朝向使用者）。在一些實施例中，光源140 可為朗伯特(Lambertian)光源，例如發光二極體(LED)。來自LED的光可在導光板內快速分散，這可能使實現局部調光（例如，藉由關閉一或更多個LED）具有挑戰。然而，藉由在沿光傳播方向（如由第 2 圖 中的實線箭頭所指出）伸長的導光板之表面上提供一或更多個微結構，限制光的分散使得每個LED源有效地僅照射導光板之窄帶(strip)可能為可行的。舉例而言，照射的帶可從LED處的原點延伸至相對的邊緣上的類似端點。如此，使用各種微結構配置，以相對有效的方式實現導光板之至少一部分之一維局部調光可能為可行的。

在某些實施例中，導光組件可經配置使得可實現二維局部調光。舉例而言，一或更多個另外的光源可光耦合至相鄰的（例如，正交的）邊緣表面。第一聚合物膜可佈置於發光表面160 上，該膜具有在傳播方向上延伸的微結構，及第二聚合物膜可佈置於相對的主表面170 上，該膜具有在與傳播方向正交的方向上延伸的微結構。因此，可藉由選擇性地關閉沿各邊緣表面的一或更多個光源來實現二維局部調光。

儘管未繪示於第 2 圖 中，透明基板110 之發光表面160 可經圖案化有複數個光提取特徵及/或提供有微結構化表面。舉例而言，光提取特徵可分佈在發光表面160 各處，例如，作為構成粗糙或凸起表面的紋理特徵，或可分佈在基板或該基板之部分內及貫穿整個基板或該基板之部分，例如，作為雷射損傷的特徵。用於產生上述光提取特徵的適合的方法可包含印刷（例如噴墨印刷、絲網印刷、縮印刷(microprinting)及類似者）、紋理化、機械粗糙化、蝕刻、射出成型、塗佈、雷射損傷或上述之任何組合。上述方法之非限制實例包含，舉例而言，將表面酸蝕刻，由TiO₂ 塗佈表面，及藉由將雷射聚焦於表面上或在基板基質內使基板雷射損傷。在另外的實施例中，發光表面160 可包括第二聚合物膜120 ，第二聚合物膜120 可提供有根據本文揭示的任何方法的微結構及/或光提取特徵。

在各種實施例中，光提取特徵135 、135’ 、135’’ 可包括光散射位置。根據各種實施例，提取特徵可以適合的密度來圖案化，以便產生在透明基板之發光表面各處實質上均勻的光輸出強度。在某些實施例中，靠近光源的光提取特徵之密度可低於從光源進一步遠離的點處的光提取特徵之密度，反之亦然，例如從一端至另一端的梯度，以適當地在導光板各處產生期望的光輸出分佈。

光提取特徵135 、135’ 、136’’ 可具有任何剖面輪廓，包含以下更詳細地討論的第 12A 圖 ~ 第 12C 圖 中繪示的非限制輪廓。在各種實施例中，光提取特徵135 、135’ 、135’’ 可包括至少一個尺度（例如，寬度、高度、長度等），其小於約100微米(μm)，例如小於約75 μm、小於約50 μm、小於約25 μm、小於約10 μm或更小，包含其間的所有範圍及子範圍，例如，於從約1 μm至約100 μm的範圍中。

可根據以下關於第 8 圖 ~ 第 9 圖 討論的示例的方法同時處理聚合物膜120 以產生微結構光提取特徵。或者，可首先處理聚合物膜以產生微結構，例如藉由壓花，隨後處理該聚合物膜以產生光提取特徵，例如藉由雷射壓印。在更進一步的實施例中，聚合物膜可不包括微結構並且可經處理以產生光提取特徵，例如藉由雷射及/或熱壓印。

可使用本領域已知的任何方法，例如在共同審理中及共同擁有的國際專利申請號PCT/US2013/063622及PCT/US2014/070771（將各申請案之內容以其全文引用方式併入本文）中揭示的方法，可在透明基板110 之任一主表面上形成另外的光提取特徵（未描繪）。舉例而言，發光表面160 及/或主表面170 可經研磨及/或拋光以實現期望的厚度及/或表面品質。然後可任選地清潔表面及/或可將待蝕刻的表面進行移除污染的流程，例如使表面曝露於臭氧。藉由非限制實施例，待蝕刻的表面可曝露於酸浴，例如，以例如於從約1:1至約9:1的範圍中的比例的冰醋酸(GAA)及氟化銨(NH₄ F)之混合物。蝕刻時間可於例如從約30秒至約15分鐘的範圍中，並且蝕刻可在室溫下或在提高的溫度下進行。處理參數例如酸濃度/比例、溫度及/或時間可影響所造成的提取特徵之尺寸、形狀及分佈。本領域熟知技術者具有能力變化這些參數以實現期望的表面提取特徵。

透明基板110 可具有任何期望的尺寸及/或形狀以適當地產生期望的光分佈。在某些實施例中，基板110 之主表面160 、170 可為平面的或實質上平面的及/或平行的。在各種實施例中，第一主表面及第二主表面亦可具有沿至少一個軸的曲率半徑。如第 2 圖 中繪示透明基板110 可包括四個邊緣，或可包括多於四個的邊緣，例如，多邊的多邊形。在其他實施例中，透明基板110 可包括少於四個邊緣，例如三角形。藉由非限制實例，導光件可包括具有四個邊緣的矩形、正方形或菱形片，但其他形狀及配置也欲落入本揭示案之範疇內，包含具有一或更多個曲線部分或邊緣的形狀及配置。

在某些實施例中，透明基板110 可具有小於或等於約3 mm的厚度d₁ ，舉例而言，於從約0.1 mm至約2.5 mm、從約0.3 mm至約2 mm、從約0.5 mm至約1.5 mm、或從約0.7 mm至約1 mm的範圍中，包含其間的所有範圍及子範圍。透明基板110 可包括任何本領域已知用於顯示裝置的材料，包含塑膠及玻璃材料。示例的塑膠材料包含但不限於聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(MS)。玻璃材料可包含例如矽鋁酸鹽(aluminosilicate)、鹼金屬鋁矽酸鹽(alkali-aluminosilicate)、硼矽酸鹽(borosilicate)、鹼金屬硼矽酸鹽(alkali-borosilicate)、鋁硼矽酸鹽(aluminoborosilicate)、鹼金屬鋁硼矽酸鹽(alkali-aluminoborosilicate)、鹼石灰(soda lime)或其他適合的玻璃。適合用作玻璃導光件的市售玻璃之非限制實例包含例如來自康寧公司的EAGLE XG^® 、Lotus^TM 、Willow^® 、Iris^TM 及Gorilla^® 玻璃。

一些非限制玻璃組成物可包含約50 mol%至約90 mol%之間的SiO₂ 、0 mol%至約20 mol%之間的Al₂ O₃ 、0 mol%至約20 mol%之間的B₂ O₃ 、0 mol%至約20 mol%之間的P₂ O₅ 以及0 mol%至約25 mol%之間的R_x O，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者並且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba並且x為1。在一些實施例中，R_x O – Al₂ O₃ ＞ 0；0 ＜ R_x O – Al₂ O₃ ＜ 15；x = 2且R₂ O – Al₂ O₃ ＜ 15；R₂ O – Al₂ O₃ ＜ 2；x=2且R₂ O – Al₂ O₃ – MgO ＞ -15；0 ＜ (R_x O – Al₂ O₃ ) ＜ 25、-11 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ ) ＜ 11及-15 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ – MgO) ＜ 11；及/或-1 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ ) ＜ 2及-6 ＜ (R₂ O – Al₂ O₃ – MgO) ＜ 1。在一些實施例中，玻璃包括各自小於1 ppm的Co、Ni及Cr。在一些實施例中，Fe之濃度為 ＜ 約50 ppm、 ＜ 約20 ppm或 ＜ 約 10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約20 ppm或Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約10 ppm。在其他實施例中，玻璃包括約60 mol%至約80 mol%之間的SiO₂ 、約0.1 mol%至約15 mol%之間的Al₂ O₃ 、0 mol%至約12 mol%之間的B₂ O₃ 及約0.1 mol%至約15 mol%之間的R₂ O及約0.1 mol%至約15 mol%之間的RO，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1。

在其他實施例中，玻璃組成物可包括約65.79 mol%至約78.17 mol%之間的SiO₂ 、約2.94 mol%至約12.12 mol%之間的Al₂ O₃ 、約0 mol%至約11.16 mol%之間的B₂ O₃ 、約0 mol%至約2.06 mol%之間的Li₂ O、約3.52 mol%至約13.25 mol%之間的Na₂ O、約0 mol%至約4.83 mol%之間的K₂ O、約0 mol%至約3.01 mol%之間的ZnO、約0 mol%至約8.72 mol%之間的MgO、約0 mol%至約4.24 mol%之間的CaO、約0 mol%至約6.17 mol%之間的SrO、約0 mol%至約4.3 mol%之間的BaO以及約0.07 mol%至約0.11 mol%之間的SnO₂ 。

在另外的實施例中，透明基板110 可包括具有在0.95與3.23之間的R_x O/Al₂ O₃ 比率的玻璃，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2。在進一步實施例中，玻璃可包括在1.18與5.68之間的R_x O/Al₂ O₃ 比率，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1。在更進一步實施例中，玻璃可包括在-4.25與4.0之間的R_x O – Al₂ O₃ – MgO，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2。在更進一步實施例中，玻璃可包括在約66 mol%至約78 mol%之間的SiO₂ 、在約4 mol%至約11 mol%之間的Al₂ O₃ 、在約4 mol%至約11 mol%之間的B₂ O₃ 、在約0 mol%至約2 mol%之間的Li₂ O、在約4 mol%至約12 mol%之間的Na₂ O、在約0 mol%至約2 mol%之間的K₂ O、在約0 mol%至約2 mol%之間的ZnO、在約0 mol%至約5 mol%之間的MgO、在約0 mol%至約2 mol%之間的CaO、在約0 mol%至約5 mol%之間的SrO、在約0 mol%至約2 mol%之間的BaO以及在約0 mol%至約2 mol%之間的SnO₂ 。

在另外的實施例中，透明基板110 可包括包含以下的玻璃材料：在約72 mol %至約80 mol%之間的SiO₂ 、在約3 mol%至約7 mol%之間的Al₂ O₃ 、在約0 mol%至約2 mol%之間的B₂ O₃ 、在約0 mol%至約2 mol%之間的Li₂ O、在約6 mol%至約15 mol%之間的Na₂ O、在約0 mol%至約2 mol%之間的K₂ O、在約0 mol%至約2 mol%之間的ZnO、在約2 mol%至約10 mol%之間的MgO、在約0 mol%至約2 mol%之間的CaO、在約0 mol%至約2 mol%之間的SrO、在約0 mol%至約2 mol%之間的BaO以及在約0 mol%至約2 mol%之間的SnO₂ 。在某些實施例中，玻璃可包括在約60 mol %至約80 mol%之間的SiO₂ 、在約0 mol%至約15 mol%之間的Al₂ O₃ 、在約0 mol%至約15 mol%之間的B₂ O₃ 以及在約2 mol%至約50 mol%之間的R_x O，其中R為Li、Na、K、Rb、Cs中之任何一或更多者且x為2，或R為Zn、Mg、Ca、Sr或Ba且x為1，且其中Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約 60 ppm。

在一些實施例中，透明基板110 可包括小於0.05的色偏∆y，例如於從約-0.005至約0.05的範圍中，或從約0.005至約0.015的範圍中（例如，約-0.005、-0.004、-0.003、-0.002、-0.001、0、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014、0.015、0.02、0.03、0.04或0.05）。在其他實施例中，透明基板可包括小於0.008的色偏。根據某些實施例，針對從約420 nm~約750 nm的波長，透明基板可具有小於約4 dB/m的光衰減α₁ （例如，由於吸收及/或散射損失），例如小於約3 dB/m、小於約2 dB/m、小於約1 dB/m、小於約0.5 dB/m、小於約0.2 dB/m或甚至更小，例如，於從約0.2 dB/m至約4 dB/m的範圍中。

衰減可藉由以下來表徵：量測經由長度L的透明基板輸入源之光穿透率T_L (l)並且將該穿透率藉由源光譜T₀ (l)來正規化。以dB/m為單位，衰減由a(l) =-10/L*log₁₀ (T_L (l)/T_L (l))給定，其中L為以公尺為單位的長度，且T_L (l)及T_L (l)以輻射量測單位來量測。

在一些實施例中，透明基板110 可包括例如藉由離子交換而被化學強化的玻璃。在離子交換處理期間，玻璃片之表面處或靠近表面處的玻璃片內的離子可被交換成例如來自鹽浴的較大的金屬離子。將較大的離子併入玻璃中可藉由在靠近表面區域中產生壓縮應力來強化玻璃片。可在玻璃片之中心區域內引起相應的拉伸應力以平衡壓縮應力。

舉例而言，可藉由將玻璃浸入熔融鹽浴中歷時預定的時間來執行離子交換。示例的鹽浴包含但不限於KNO₃ 、LiNO₃ 、NaNO₃ 、RbNO₃ 及上述之組合。熔融鹽浴之溫度及處理時間可變化。本領域熟知技術者具有能力根據期望的應用決定時間及溫度。藉由非限制實例，熔融鹽浴之溫度可於從約400ºC至約800ºC的範圍中，例如從約400ºC至約500ºC，並且預定的時間可於從約4小時至約24小時的範圍中，例如從約4小時至約10小時，儘管可預想其他溫度及時間組合。藉由非限制實例，可將玻璃浸沒於KNO₃ 浴中，舉例而言，於約450^o C下歷時約6小時，以獲得賦予表面壓縮應力的富含K的層。

聚合物膜120 可包括任何能夠被UV或熱固化的聚合物材料。舉例而言，示例的聚合物材料可包含聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚烯烴(polyolefin)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚（環烯烴）(poly(cyclicolefin))、聚碸(polysulfone)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate; PET)、乙二醇改質的PET(PETG)以及其他類似聚合物。如以下更詳細討論的，聚合物材料可進一步選自具有低色偏及/或低藍光波長吸收（例如，約450 nm~500 nm）的組成物。在某些實施例中，聚合物膜120 可沉積於基板之主表面170 上並且經模製或經其他方式處理以產生微結構130 及/或光提取特徵135 、135’ 、135’’ 。在一些實施例中，沉積聚合物膜可包括藉由介於其間的黏合劑層或施加液體或低黏度樹脂至基板然後固化來將聚合物膜層壓(laminate)至基板。聚合物膜120 可為連續的或不連續的。

若黏合劑層存在，黏合劑層可包含本領域已知的任何黏合劑，例如，光學透明黏合劑(OCA)（例如由3M出售的黏合劑）及離子聚合物(ionomer polymer)（例如由DuPont出售的離子聚合物）。黏合劑層的示例的厚度可包含例如於從約10 μm至約500 μm、從約25 μm至約400 μm、從約50 μm至約300 μm、或從約100 μm至約200 μm的範圍中的厚度，包含介於其間的所有範圍及子範圍。

儘管第 1 圖 ~ 第 2 圖 繪示具有凸鏡狀輪廓的微結構130 ，但聚合物膜120 可包括任何其他適合的微結構130 ，該等微結構可類似地經圖案化有光提取特徵135 、135’ 、135’’ 。舉例而言，第 3A 圖 ~ 第 3B 圖 分別繪示包括稜鏡132 及圓角稜鏡134 的微結構130 。如第 3C 圖 所示，微結構130 亦可包括凸鏡狀透鏡136 （亦參見第 1 圖 ~ 第 2 圖 ）。當然，所描繪的微結構僅為示例的，並不欲限制所附申請專利範圍。其他微結構形狀為可行的並且欲落入本揭示案之範疇內。此外，儘管第 3A 圖 ~ 第 3C 圖 繪示規則的（或週期性的）陣列，但亦可以使用不規則的（或非週期的）陣列。舉例而言，第 3D 圖 為包括非週期性稜鏡之陣列的微結構化表面之掃描式電子顯微鏡(SEM)影像。

如本文所使用的，用語「微結構」、「微結構化」及其變化欲指在給定方向（例如，平行於或正交於光傳播方向）上延伸並且具有至少一個尺度（例如，高度、寬度、長度等）的聚合物膜之表面起伏(relief)特徵，該至少一個尺度小於約500 μm，例如小於約400 μm、小於約300 μm、小於約200 μm、小於約100 μm、小於約50 μm或甚至更小，例如，於從約10 μm至約500 μm的範圍中，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在某些實施例中，微結構可具有規則或不規則的形狀，該等微結構在給定的陣列內可為相同或不同的。儘管第 3A 圖 ~ 第 3D 圖 大致上繪示具有相同尺寸及形狀的微結構130 ，該等微結構以實質上相同的間距均勻地分隔，但應理解，並非給定陣列內的所有微結構必須具有相同的尺寸及/或形狀及/或間距。可使用微結構形狀及/或尺寸之組合，並且可以週期性或非週期性的方式來佈置上述組合。

再者，微結構130 之尺寸及/或形狀可取決於導光板之期望的光輸出及/或光學功能而變化。舉例而言，不同的微結構形狀可能造成不同的局部調光效率，亦稱為局部調光指數(LDI)。舉例而言，可使用Jung等人的「“Local dimming design and optimization for edge-type LED backlight unit”, SID Symp. Dig. Tech. Papers, 42(1), pp. 1430-1432 (June 2011)」中記載的方法來決定局部調光指數。藉由非限制實例，稜鏡微結構之週期性陣列可造成LDI值高達約70%，而凸鏡狀透鏡之週期性陣列可造成LDI值高達約83%。當然，可變化微結構尺寸及/或形狀及/或間距以實現不同的LDI值。不同的微結構形狀亦可提供另外的光學功能。舉例而言，具有90^o 稜鏡角的稜鏡陣列不僅可造成更有效的局部調光，由於光束的再循環及重新定向還可將光部分聚焦於與稜鏡稜線垂直的方向上。

參照第 3A 圖 ，稜鏡微結構132 可具有於從約60^o 至約120^o 的範圍中的稜鏡角Θ ，例如從約70^o 至約110^o 、從約80^o 至約100^o 或約90^o ，包含介於其間的所有範圍及子範圍。參照第 3C 圖 ，凸鏡狀微結構136 可具有任何給定的剖面形狀（如由虛線所繪示），範圍從半圓形、半橢圓形、拋物線形或其他類似的圓形形狀。應注意，為了簡化說明之目的在第 3A 圖 ~ 第 3C 圖 中並未繪示光提取特徵，但上述特徵可存在於非限制實施例中。

聚合物膜120 可具有整體厚度d₂ 及「底盤(land)」厚度t 。微結構130 可包括峰值p 及谷值v ，整體厚度可對應於峰值p 之高度，而底盤厚度可對應於谷值v 之高度。根據各種實施例，沉積聚合物膜120 使得底盤厚度t 為零或儘可能地接近零可能為有利的。當t 為零時，聚合物膜120 可為不連續的。舉例而言，底盤厚度t 可於從0至約250 μm的範圍中，例如從約10 μm至約200 μm、從約20 μm至約150 μm或從約50 μm至約100 μm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在另外的實施例中，整體厚度d₂ 可於從約5 μm至約500 μm的範圍中，例如從約10 μm至約400 μm、從約20 μm至約300 μm、從約30 μm至約200 μm、從約40 μm至約150 μm或從約50 μm至約100 μm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。

繼續參照第 3A 圖 ~ 第 3C 圖 ，微結構130 亦可具有寬度w ，可適當地變化寬度w 以實現期望的高寬比(aspect ratio)。底盤厚度t 及整體厚度d₂ 的變化亦可用以修改光輸出。在非限制的實施例中，微結構130 之高寬比(w /[d₂ -t ])可於從約0.1至約3的範圍中，例如從約0.5至約2.5、從約1至約2.2或從約1.5至約2，包含介於其間的所有範圍及子範圍。根據一些實施例，高寬比可於從約2至約3的範圍中，例如，約2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3，包含介於其間的所有範圍及子範圍。微結構之寬度w 亦可於例如從約1 μm至約250 μm的範圍中，例如從約10 μm至約200 μm、從約20 μm至約150 μm或從約50 μm至約100 μm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。亦應注意，微結構130 可具有在光傳播方向（參見第 2 圖 中的實線箭頭）上延伸的長度（未標示），該長度可根據需要而變化，例如，取決於透明基板110 之長度L 。根據各種實施例，微結構可沿著此長度具有一或更多個不連續處。

在某些實施例中，聚合物膜120 可包括在可見光波長內不展現明顯色偏的材料。由於藍光波長（例如，約450 nm~500 nm）之光吸收，數種塑膠及樹脂可能具有隨時間發展黃斑(yellow tint)的傾向。舉例而言，在正常的背光單元操作溫度內，這種變色可能在提高的溫度下惡化。再者，併入LED光源的背光單元可能由於顯著的藍光波長之發射而使色偏加劇。特定而言，藉由將藍光LED塗佈將一些藍光轉換成紅光及綠光波長的色彩轉換材料（例如螢光粉等），LED可用以傳遞白光，從而造成整體的白光感知。然而，儘管進行此色彩轉換，但LED發射光譜在藍色區域中仍可能具有強發射峰值。若聚合物膜吸收藍光，則藍光可被轉化為熱，從而進一步加速聚合物劣化並且隨著時間進一步增加藍光吸收。

儘管當光垂直於膜傳播時藉由聚合物膜的藍光吸收可忽略不計，但當光沿著膜之長度傳播時（如在側光式導光板的情況下），由於較長的傳播長度，藍光吸收可能變得更加顯著。沿著導光板之長度的藍光吸收可能造成藍光強度明顯損失，並且因此沿著傳播方向的明顯色彩改變（例如，黃色色偏）。因此，人眼可感知從顯示器之一個邊緣至另一個邊緣的色偏。因此，選擇在可見光範圍（例如約420 nm~750 nm）內對於不同波長具有可比較的吸收值的聚合物膜材料可能為有利的。舉例而言，藍光波長處的吸收可與紅光波長處的吸收實質上類似等等。

第 4 圖 驗證針對示例的導光板藍光/紅光穿透率比率對色偏之影響。如圖形所驗證，隨著藍光（450 nm）穿透率相對於紅光（630 nm）穿透率降低，色偏Δy以近似線性的方式增加。當藍光穿透率值接近類似於紅光穿透率值時（例如，當比率接近1），色偏Δy類似地接近0。第 5 圖 繪示用於產生在第 4 圖 中呈現的相關性的穿透光譜。以下的表I提供穿透率曲線A~J的相關細節。表 I ： 穿透率曲線

因為聚合物膜可僅包括導光板之整體厚度之一小部分，所以藍光/紅光穿透率比率可略低於第 4 圖 中所示的藍光/紅光穿透率比率（由於相對薄的膜）而不會顯著影響整個導光板之色偏表現。然而，可能仍期望減少藍光之吸收及/或在整個可見波長光譜上提供更均一的吸收分佈。在一些實施例中，可選擇聚合物膜以避免在波長＞ 400 nm（例如＞ 430 nm或＞ 450 nm）下吸收的發色團(chromophore)。在某些實施例中，可選擇聚合物膜使得吸收藍光的發色團之濃度小於約5 ppm，例如小於約1 ppm、小於約0.5 ppm或小於約0.1 ppm，包含介於其間的所有範圍及子範圍。或者，可修改聚合物膜以補償藍光吸收，例如，藉由併入在黃光波長（例如約570 nm~590 nm）下吸收的一或更多種染料、顏料及/或增亮劑(optical brightener)來中和任何潛在的色偏。然而，設計聚合物材料以在藍光及黃光波長兩者下吸收可能降低膜之整體穿透率，且因此降低導光板之整體穿透率。因此，在某些實施例中，取而代之地選擇及/或修改聚合物材料以減少藍光吸收並且由此增加膜之整體穿透率可為有利的。在一些實施例中，可選擇透明基板及聚合物膜的材料以具有互補的光學吸收分佈，例如，玻璃基板之光學吸收可平衡或抵消在給定波長（例如藍光波長）下聚合物膜之光吸收，使得整體導光板不展現任何色偏。

根據各種實施例，亦可選擇聚合物膜120 以具有平衡藍色及紅色光譜區域中的界面菲涅耳反射以使沿導光板之長度的色偏最小化的折射率色散。如第 6 圖 所示，玻璃基板（G ）可具有與聚合物材料(P1~P4 )相比顯著不同的折射率色散。給定材料的折射率色散n(λ)可使用公式來建模：其中λ為給定波長，A為柯西(Cauchy)常數，B及C為藉由將方程式擬合到已知波長下的量測的折射率而決定的給定材料的係數。

在給定波長下折射率之間的不匹配可能在導光板之玻璃─聚合物界面處產生菲涅耳反射。在某些實施例中，折射率不匹配可經調諧使得個別層之波長相關菲涅耳反射係數使沿著導光板之長度傳播的光之藍色/紅色比率的淨變化(net change)最小化。舉例而言，若藍色反射係數顯著高於紅色反射係數，則藍光可更強烈地限制在玻璃基板上，並且將不太可能被光提取特徵提取出。

第 7 圖 繪示針對具有不同柯西常數(A)及折射率之範圍的聚合物層的玻璃基板的簡化菲涅耳分析。第 7 圖 驗證，在所關注的波長範圍內平衡玻璃─聚合物界面處的菲涅耳反射率可使整體色偏最小化。若反射率在藍色與紅色之間平衡，則當光沿著導光板的長度反覆反彈時導光板之色彩將能維持。然而，若藍光比紅光更有效率地耦合至油墨黏合劑(ink binder)中，則藍光將最終在導光板中耗盡並且導致黃色色偏。在一些實施例中，導光板可能在450 nm（藍色）及650 nm（紅色）處具有平衡的界面菲涅耳反射率。舉例而言，對於約450 nm~650 nm的波長，在45^o 下在基板─聚合物膜界面處的菲涅耳反射率的差可小於約0.04%，例如小於0.035%、小於0.03%、小於0.025%、小於0.02 %、小於0.015%、小於0.005%或小於0.001%，包含介於其間的所有範圍及子範圍。其他相關的色散特性描述於2016年6月10日申請之標題為「GLASS ARTICLES COMPRISING LIGHT EXTRACTION FEATURES」的共同審理中的美國臨時申請案序號第62/348,465號中，將該案之內容以其全文引用方式併入本文。

在某些實施例中，基板110 、聚合物膜120 、導光板100 、100’ 、100’’ 及/或黏合劑層（若存在）可為透明的或實質上透明的。如本文所使用的，用語「透明的」欲表示基板、膜、導光板或黏合劑針對1 mm或更小的穿透長度在光譜之可見光區域（約420 nm~750 nm）中具有大於約80%的光穿透率。舉例而言，示例的透明材料可在可見光範圍中具有大於約85%的穿透率，例如大於約90%、大於約95%或大於約99%的穿透率，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在某些實施例中，示例的透明材料可在紫外光（UV）區域（約100 nm~400 nm）中具有大於約50%的光學穿透率，例如大於約55%、大於約60%、大於約65%、大於約70%、大於約75%、大於約80%、大於約85%、大於約90%、大於約95%或大於約99%的穿透率，包含介於其間的所有範圍及子範圍。

在一些實施例中，示例的透明玻璃或聚合物材料可包括各自小於1 ppm的Co、Ni及Cr。在一些實施例中，Fe之濃度＜約50 ppm、＜約20 ppm或＜約10 ppm。在其他實施例中，Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約60 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約40 ppm、Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約20 ppm或Fe + 30Cr + 35Ni ＜ 約10 ppm。根據另外的實施例，示例的透明玻璃或聚合物材料可包括色偏Δy ＜ 0.015，或在一些實施例中，色偏＜ 0.008。

色偏可藉由以下來表徵：使用用於色彩量測的CIE 1931標準，量測沿著由標準的一或更多個白光LED（例如Nichia NFSW157D-E）所照明的導光板之長度L所提取的光之x及y色度座標的變化。該一或更多個LED之標稱色彩點(nominal color point)選定為y = 0.28與x = 0.29。對於玻璃導光板，色偏Δy可報告為Δy = y(L₂ )-y(L₁ )，其中L₂ 及L₁ 為沿遠離源發射的面板或基板方向的Z位置，並且其中L₂ -L₁ =0.5公尺。示例的導光板具有Δy ＜ 0.05、Δy ＜ 0.01、Δy＜ 0.005、Δy ＜ 0.003或Δy ＜ 0.001。若導光板沒有光提取特徵，則可藉由以下來表徵：在各量測點L₁ 及L₂ 處添加小面積的光提取特徵。

導光板之光學光散射特性亦可能受基板及聚合物材料以及黏合劑（若存在）之標稱折射率的影響。根據各種實施例，透明基板可具有於從約1.3至約1.8的範圍中的標稱折射率，例如從約1.35至約1.7、從約1.4至約1.65、從約1.45至約1.6或從約1.5至約1.55，包含介於其間的所有範圍及子範圍。在一些實施例中，聚合物材料可具有比基板之標稱折射率更大的標稱折射率。在其他實施例中，聚合物材料可具有與基板之標稱折射率實質上類似的標稱折射率。黏合劑層（若存在）同樣可具有與基板及/或聚合物膜之標稱折射率實質上類似的標稱折射率。如本文所使用的，用語「標稱」折射率指接近人眼響應之峰值（例如約550 nm）的折射率。如本文所使用的，用語「實質上類似」欲表示兩個值大約相等，例如，在彼此的約10%內，例如在彼此的約5%內，或在一些情況下在彼此的約2%內。舉例而言，在折射率為1.5的情況下，實質上類似的折射率可於從約1.35至約1.65的範圍中。

根據各種非限制實施例，導光板（玻璃+聚合物）可具有相對低水平的光衰減（例如，由於吸收及/或散射）。舉例而言，導光板的組合衰減α’可表示為α’ = (d₁ /D)*α₁ + (d₂ /D)*α₂ ，其中d₁ 代表透明基板之整體厚度，d₂ 代表聚合物膜之整體厚度，D代表導光板（D=d₁ +d₂ ）之整體厚度，α₁ 代表透明基板之衰減值，及α₂ 代表聚合物膜之衰減值。在某些實施例中，對於在從約420 nm~750 nm的範圍中的波長，組合衰減α’可小於約5 dB/m。舉例而言，α’可小於約4 dB/m、小於約3 dB/m、小於約2 dB/m、小於約1 dB/m、小於約0.5 dB/m、小於約0.2 dB/m或甚至小於（包含介於其間的所有範圍及子範圍）例如從約0.2 dB/m至約5 dB/m。

導光板之組合衰減可取決於例如聚合物膜之厚度及/或聚合物膜厚度與整體導光板厚度之比率（d₂ /D）而變化。因此，可變化聚合物膜厚度及/或透明基板厚度以實現期望的衰減值。舉例而言，（d₂ /D）可於從約1/2至約1/50的範圍中，例如從約1/3至約1/40、從約1/5至約1/30或從約1/10至約1/20，包含介於其間的所有範圍及子範圍。

本文揭示的導光板可用於各種顯示裝置，包含但不限於液晶顯示器。根據本揭示案之各種態樣，顯示裝置可包括耦接至至少一個光源的揭示的導光板中之至少一者，該至少一個光源可發射藍光、UV或近UV光（例如約100 nm~500 nm）。在一些實施例中，光源可為發光二極體(LED)。僅舉出幾個部件，示例的液晶顯示器之光學部件可進一步包括反射片、擴散片、一或更多個稜鏡膜、一或更多個線性或反射偏振片、薄膜電晶體(TFT)陣列、液晶層以及一或更多個彩色濾光片。本文揭示的導光板亦可用於各種照明裝置，例如照明器具或固態照明裝置。

方法 本文亦揭示用於形成導光板的方法，方法包括將聚合物材料層施加至透明基板之主表面，並且成形聚合物材料以產生經圖案化有複數個光提取特徵的複數個微結構。根據各種實施例，方法可包括將聚合物材料層施加至與透明基板之發光表面相對的主表面。在某些實施例中，聚合物材料層可藉由絲網印刷來施加。可藉由舉例而言微複製、UV壓花、熱壓式壓花或熱壓花執行成形聚合物材料的步驟。本文揭示的方法可進一步包括用於形成成型模具的一或更多個步驟。成形聚合物材料之步驟可包括將成型模具施加至聚合物材料層。

再次參照第 2 圖 ，在各種實施例中，可使用各種方法（例如模製、印刷及/或積層技術）將聚合物膜120 施加至透明基板110 之主表面170 。舉例而言，可以印刷（例如，絲網印刷、噴墨印刷、狹縫塗佈、縮印刷等）、擠出聚合物材料層或以其他方式塗佈至透明基板上，隨後將聚合物材料層壓印或壓花而具有期望的表面圖案。或者，當用聚合物材料塗佈透明基板時，可將聚合物材料壓印或壓花而具有期望的圖案。這些模製製程可稱作「微複製(micro-replication)」，其中首先將期望的圖案製造成模具，然後壓入聚合物材料中以產生模具形狀之負型複製品。在壓印期間或之後可將聚合物材料UV固化或熱固化，其可分別稱為「UV壓花」及「熱壓花」。或者，可使用熱壓花技術來施加聚合物膜，其中首先將聚合物材料加熱至高於其玻璃轉換點的溫度，然後壓印及冷卻。在另外的非限制實施例中，可施加聚合物材料作為膜，例如使用介於其間的黏合劑層該膜層壓至透明基板110 。

第 8A 圖 ~ 第 8D 圖 繪示用於形成導光板的示例的方法，包括形成成型模具並且用該模具壓印聚合物材料。在第 8A 圖 中，第一模板180 可經成形或以其他方式提供有微結構圖案181 。如第 8B 圖 所示，可將第一模板180 損傷，例如雷射損傷，以產生包括光提取圖案183 的修改的模板182 。如第 8C 圖 所示，然後修改的模板182 可用以壓印第二模板以產生成型模具184 。然後可使成型模具184 與塗佈至透明基板110 上的聚合物材料層接觸，以產生第 8D 圖 之導光板100 ，包括聚合物膜120 ，聚合物膜120 包括經圖案化有複數個光提取特徵135 的複數個微結構130 。

第 9A 圖 ~ 第 9H 圖 繪示用於形成導光板的另一個示例的方法，包括形成成型模具並且用該模具壓印聚合物材料。在第 9A 圖 中，第一模板180 可經成形或以其他方式提供有微結構圖案181 。如第 9B 圖 所示，第一模板180 可用以壓印模製模板以形成包括倒置微結構圖案186 的負模板185 。參照第 9C 圖 ，然後可將第一材料187 施加至負模板185 ，例如沉積在倒置微結構圖案186 中。然後可如圖所示移除第一材料187 之至少一部分，以形成具有倒置微結構圖案186 及暫時倒置光提取圖案189 的倒置模板188 。舉例而言，第一材料187 可包括光阻劑材料，該光阻劑材料可經由遮罩191 選擇性地曝露於UV輻射190 ，如第 9D 圖 所示，以產生經照射部分192 及未曝露部分193 。然後可使用微影及/或蝕刻技術移除未曝露部分193 ，如第 9E 圖 所示。參照第 9F 圖 ，倒置模板188 可用於壓印具有微結構圖案181 及光提取圖案183 的中間模板194 。中間模板194 可隨後用於壓印最終的模板以產生第 9G 圖 之成型模具184’ 。然後可使成型模具184’ 與塗佈至透明基板110 上的聚合物材料層接觸，以產生第 9H 圖 之導光板100’ ，包括聚合物膜120 ，聚合物膜120 包括經圖案化有複數個光提取特徵135’ 的複數個微結構130 。

本文亦揭示用於形成導光板的方法，方法包括將聚合物材料層施加至玻璃基板之至少一個主表面並且修改聚合物材料以產生複數個光提取特徵。在一些實施例中，施加聚合物材料層可包括將液體樹脂添加至基板表面，隨後UV或熱固化該樹脂以形成聚合物膜。在其他實施例中，施加聚合物材料層可包括使用介於其間的黏合劑層將聚合物膜層壓至基板。當施加聚合物層時，例如藉由熱及/或雷射壓印可修改聚合物材料以產生複數個光提取特徵。亦可例如藉由微複製、UV壓花、熱壓式壓花或熱壓花任選地成形聚合物材料以產生複數個微結構。

第 10 圖 繪示示例的導光板，該導光板包含使用光學透明黏合劑（25 μm）層壓至PET膜（25 μm）的玻璃基板。將PET膜雷射壓印以產生光提取特徵之陣列。儘管以週期性陣列描繪示例的光提取特徵，但應理解，非週期性陣列亦為可行的，例如梯度圖案。舉例而言，光提取特徵可以相對於從光源的距離密度增加的方式來圖案化，例如，於第 1C 圖 中所描繪。

本文揭示的方法可產生不同形狀及尺寸的光提取特徵135 、135’ 、135’’ 。舉例而言，參照第 11A 圖 ~ 第 11C 圖 ，可例如藉由雷射損傷第一模板來執行第 4 圖 中描繪的方法，以產生具有描繪的地形輪廓的光提取特徵。個別光提取特徵之陣列可藉由以光柵圖案相對於導光板掃描雷射或藉由使用用於更複雜幾何形狀的光束偏向(beam deflection)系統來產生。示例的雷射包含但不限於Nd:YAG雷射、CO₂ 雷射及類似者。雷射之操作參數例如雷射功率、脈衝持續時間、脈衝能量及其他變量可取決於期望的光提取特徵輪廓而變化。在一些實施例中，脈衝持續時間可於從約1微秒(μs)至約1000微秒的範圍中，例如從約5 μs至約500 μs、從約10 μs至約200 μs、從約20 μs至約100 μs或從約30 μs至約50 μs，包含介於其間的所有範圍及子範圍。雷射功率亦可於從約1瓦(W)至約100瓦的範圍中，例如從約5 W至約50 W，或從約10 W至約35 W，包含介於其間的所有範圍及子範圍。雷射能量可於例如從約0.01毫焦耳(mJ)至約100毫焦耳的範圍中，例如從約0.1 mJ至約10 mJ、從約0.5 mJ至約5 mJ或從約1 mJ至約2 mJ，包含介於其間的所有範圍及子範圍。

如第 11A 圖 所示，可使用雷射來產生類似火山口(crater-like)的光提取特徵，該等光提取特徵可具有如第 12A 圖 所繪示（見虛線）的實質上拋物線的剖面。或者，如第 11B 圖 ~ 第 11C 圖 所描繪，可使用雷射來產生圓錐形的光提取特徵，該等光提取特徵可具有如第 12B 圖 所繪示（見虛線）的實質上三角形的剖面。或者，例如藉由微影技術可執行第 9 圖 中描繪的方法，以產生截頭圓錐形光提取特徵，該等光提取特徵可具有如第 12C 圖 所繪示（見虛線）的實質上梯形的剖面。當然，光提取特徵135 、135’ 、135’’ 可具有任何其他形狀、剖面或上述之組合，其全部皆欲落入本揭示案之範疇內。舉例而言，在非限制實施例中，可使用雷射壓印以在聚合物膜中以狹縫或光柵之形狀產生光提取特徵，該等光提取特徵可促進將在導光板中傳播的光限制至一或更多個通道。上述通道可用以代替微結構或除了微結構之外增強一維或二維調光能力，使得僅一個（或多個）光源貢獻給定通道內的光亮度。

根據各種實施例，透明基板可包括具有第一玻璃轉換溫度T_g1 的組成物，第一玻璃轉換溫度T_g1 大於聚合物膜之第二玻璃轉換溫度T_g2 。舉例而言，玻璃轉換溫度（T_g1 -T_g2 ）之間的差可為至少約100^o C，例如於從約100^o C至約800^o C、從約200^o C至約700^o C、從約300^o C至約600^o C或從約400^o C至約500^o C的範圍中，包含介於其間的所有範圍及子範圍。此溫度差可允許聚合物材料被模製至透明基板而不會在成型過程中熔化或以其他方式負面地影響透明基板。在其他實施例中，透明基板可具有第一熔化溫度T_m1­ 及/或第一黏度v₁ ，第一熔化溫度T_m1 大於聚合物膜之第二熔化溫度T_m2 ，於給定的處理溫度下第一黏度v₁ 大於聚合物膜之第二黏度v₂ 。

應意識到，各種揭示的實施例可涉及結合特定實施例描述的特定特徵、元件或步驟。亦將意識到，儘管關於一個特定實施例進行了描述，但特定特徵、元件或步驟可與各種未繪示的組合或置換中的替換實施例互換或組合。

亦應理解，如本文所使用的用語「該(the)」、「一(a)」或「一(an)」意謂「至少一個」，除非明確指出相反的情況，否則不應限於「僅一個」。因此，舉例而言，除非上下文另有明確指示，否則對「光源」的參照包含具有兩個或多於兩個該等光源的實例。類似地，「複數個」或「陣列」欲表示「多於一個」。因此，「複數個光散射特徵」包含兩個或多於兩個該等特徵，例如三個或多於三個該等特徵等等，「微結構之陣列」包含兩個或多於兩個該等微結構，例如三個或多於三個該等微結構等等。

在本文中可將範圍表示為從「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表示如此的範圍時，實例包含從該特定值及/或至該另一個特定值。類似地，當將數值表示為近似值時，藉由使用先行詞「約」，將理解該特定值形成另一個態樣。將進一步理解，每個範圍之端點關於另一個端點皆為有意義的並且獨立於該另一個端點。

如本文所使用的用語「實質」、「實質上」及其變化欲指出描述的特徵等於或大約等於值或描述。舉例而言，「實質上平面的」表面欲表示平面或近似平面的表面。再者，如上所界定的，「實質上類似」欲表示兩個值相等或近似相等。在一些實施例中，「實質上類似」可表示在彼此的約10%內的值，例如在彼此的約5%內的值，或在彼此的約2%內的值。

除非另外明確說明，否則本文記載的任何方法決不欲解釋為要求以特定順序實行該方法的步驟。因此，當方法請求項實際上並未敘述該方法的步驟所要遵循的順序時，或當在申請專利範圍或說明書中並未另外特定說明步驟將限於特定的順序時，決不欲推斷任何特定順序。

儘管可使用連接詞「包括」來揭示特定實施例之各種特徵、元件或步驟，但應理解，隱含了替代實施例，包含可使用連接詞「由……組成」或「基本上由……組成」來描述的實施例。因此，舉例而言，對於包括A+B+C的裝置的暗示的替代實施例包含其中裝置由A+B+C組成的實施例以及其中裝置基本上由A+B+C組成的實施例。

對於本領域熟知技術者而言將為顯而易見的是，可在不脫離本揭示案之精神及範疇的情況下對本揭示案作各種修改及變異。由於併入本揭示案之精神及實質的揭示的實施例之修改組合、子組合及變化對於本領域熟知技術者而言可能發生，因此本揭示案應解釋為包含在所附申請專利範圍及其均等物之範疇內的所有內容。

以下實例僅欲為非限制性及說明性的，本發明之範疇由申請專利範圍所界定。

實例 使用甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(MS)或Corning Iris^TM 玻璃作為透明基板來製備具有各種配置的導光板（692.2 x 1212.4 x 2 mm）。基板之一或兩個表面提供有微結構及/或光提取特徵，如以下表I所指出。當聚合物膜存在時，聚合物膜與透明基板之折射率匹配。LED光源（120 mm）耦接至導光板之邊緣表面。實例1之配置由第 13A 圖 所繪示，而實例4與實例5之配置由第 13B 圖 ~ 第 13C 圖 所繪示。量測每個樣品的平均表面亮度、亮度均勻度及色偏(∆x, ∆y)。這些量測之結果列於以下表I中。第 14A 圖 ~ 第 14E 圖 中繪示由各配置所產生的光束之影像。最後，量測從導光板發射的光之正規化通量，該光之正規化通量作為與LED之中心線的距離之函數，並且繪製在第 15 圖 中。表 I: 導光板配置及量測 *圖案1: 發光表面；圖案2: 相對的主表面

如由以上表I驗證的，實施例4~實施例5之導光板（包括在與發光表面相對的主表面上的圖案化微結構）展現與具有在發光表面上的微結構及在相對的主表面上的提取特徵的MS及玻璃導光板相比可比較的光學表現（實施例1及實施例3）。在第 14A 圖 ~ 第 14E 圖 中呈現的影像亦反映了這些實例的可比較的局部調光效率，其中實例1及實例3~實例5中之各者展現230 mm的半高寬(FWHM)值（第 15 圖 中的曲線A ），其明顯比不具有微結構化表面（第 15 圖 中的曲線B）的實例2的300 mm的FHWM值更窄。

藉由本文揭示的方法，導光板表面可使用單一預製模具同時提供有微結構及光提取特徵，與微結構化及印刷提取特徵之單獨步驟相比，這可能為更簡單及/或更具成本效益。再者，微結構及提取特徵可形成在導光板之單一表面上，由此允許在導光板之相對表面上的另外配置。最後，包括上述圖案化微結構表面的導光板可具有與具有在一個表面上的微結構及在相對表面上的提取特徵的導光板之光學表現及/或局部調光效率可比較的光學表現及/或局部調光效率。

100‧‧‧導光板

100’‧‧‧導光板

100’’‧‧‧導光板

110‧‧‧透明基板

120‧‧‧聚合物膜

130‧‧‧微結構/稜鏡微結構

132‧‧‧稜鏡

134‧‧‧圓角稜鏡

135‧‧‧光提取特徵

135’‧‧‧光提取特徵

135’’‧‧‧光提取特徵

136‧‧‧凸鏡狀透鏡/凸鏡狀微結構

140‧‧‧光源

150‧‧‧邊緣表面

160‧‧‧發光表面/第一表面

170‧‧‧第二主表面/相對的主表面

180‧‧‧第一模板

181‧‧‧微結構圖案

182‧‧‧修改的模板

183‧‧‧光提取圖案

184‧‧‧成型模具

184’‧‧‧成型模具

185‧‧‧負模板

186‧‧‧倒置微結構圖案

187‧‧‧第一材料

188‧‧‧倒置模板

189‧‧‧暫時倒置光提取圖案

190‧‧‧UV輻射

191‧‧‧遮罩

192‧‧‧經照射部分

193‧‧‧未曝露部分

194‧‧‧中間模板

D‧‧‧導光板之整體厚度

d₁‧‧‧透明基板之厚度

d₂‧‧‧聚合物膜之整體厚度

G‧‧‧玻璃基板

L‧‧‧長度

P1、P2、P3、P4‧‧‧聚合物材料

p‧‧‧峰值

t‧‧‧底盤厚度

v‧‧‧谷值

w‧‧‧寬度

Θ‧‧‧稜鏡角

當結合以下圖式閱讀時可進一步理解以下實施方式。

第 1A 圖 ~ 第 1C 圖 繪示根據本揭示案之各種實施例具有經圖案化有微結構及/或光提取特徵的表面的示例的導光板；

第 2 圖 繪示根據本揭示案之某些實施例的導光組件；

第 3A 圖 ~ 第 3D 圖 繪示示例的微結構輪廓；

第 4 圖 為導光板的作為藍色對紅色穿透率之比率的函數的色偏∆y之圖形描繪；

第 5 圖 為各種導光板的穿透率曲線之圖形描繪；

第 6 圖 為玻璃及聚合物材料的折射率色散(dispersion)之圖形描繪；

第 7 圖 為具有不同聚合物層的玻璃基板的菲涅耳反射率(Fresnel reflectivity)之圖形描繪；

第 8A 圖 ~ 第 8D 圖 及第 9A 圖 ~ 第 9H 圖 繪示根據本揭示案之非限制實施例用於形成微結構化膜及將該微結構化膜圖案化的方法；

第 10 圖 繪示經圖案化有光提取特徵的示例的玻璃聚合物積層(laminate)導光板；

第 11A 圖 ~ 第 11C 圖 為根據本揭示案之一些實施例形成的光提取特徵之地形影像(topographical image)；

第 12A 圖 ~ 第 12C 圖 繪示根據本揭示案之某些實施例形成的光提取特徵之剖面圖；

第 13A 圖 繪示包括微結構化表面及印刷表面的示例的導光板；

第 13B 圖 ~ 第 13C 圖 繪示根據本揭示案之實施例包括經圖案化有複數個光提取特徵的微結構化表面的導光板；

第 14A 圖 ~ 第 14E 圖 描繪各種導光板的光束寬度；及

第 15 圖 為針對第 14A 圖 ~ 第 14E 圖 之配置作為與光源之中心的距離之函數的正規化光通量(normalized light flux)之圖形描繪。

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國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (40)

1. 一種導光板，包括： (a) 一透明基板，該透明基板具有一邊緣表面、一發光第一主表面及一相對的第二主表面；及(b) 一聚合物膜，該聚合物膜設置於該透明基板之該第二主表面上，其中該聚合物膜包括複數個微結構，該複數個微結構經圖案化有複數個光提取特徵。
2. 如請求項1所述之導光板，其中該導光板包括小於約0.05的一色偏∆y。
3. 如請求項1所述之導光板，其中該透明基板為一玻璃基板。
4. 如請求項3所述之導光板，其中該玻璃基板包括以mol%氧化物為基準的： 50~90 mol%的SiO₂ 、 0~20 mol%的Al₂ O₃ 、 0~20 mol%的B₂ O₃ 、 0~20 mol%的P₂ O₅ 及 0~25 mol%的R_x O， 其中x為2且R為選自Li、Na、K、Rb、Cs及上述之組合物，或其中x為1且R為選自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及上述之組合物。
5. 如請求項1所述之導光板，其中該透明基板包括各自小於1 ppm的Co、Ni及Cr。
6. 如請求項1所述之導光板，其中該聚合物膜之一厚度d₂ 於從約5 μm至約500 μm的範圍中。
7. 如請求項1所述之導光板，其中該聚合物膜包括一可UV固化或可熱固化的聚合物。
8. 如請求項1所述之導光板，進一步包括一第二聚合物膜，該第二聚合物膜設置於該透明基板之該第一主表面上，該第二聚合物膜包括複數個微結構、複數個光提取特徵或複數個微結構與複數個光提取特徵兩者。
9. 如請求項1所述之導光板，其中該複數個微結構包括一週期性的或非週期性的稜鏡、圓角稜鏡或凸鏡狀透鏡之陣列。
10. 如請求項1所述之導光板，其中該複數個微結構中之至少一個微結構包括於從約0.1至約3的範圍中的一高寬比。
11. 如請求項1所述之導光板，其中該複數個光提取特徵中之至少一個光提取特徵具有三角形、梯形或拋物線的一剖面輪廓。
12. 如請求項1所述之導光板，其中該複數個光提取特徵中之至少一個光提取特徵具有小於約100 μm的一尺度。
13. 一種導光組件，該導光組件包括至少一個光源，該至少一個光源光耦接至請求項1所述之導光板。
14. 照明或電子裝置，該顯示、照明或電子裝置包括請求項1所述之導光板或請求項13所述之導光組件。
15. 一種形成一導光板的方法，該方法包括以下步驟： (a) 施加一聚合物材料層至一透明基板之一主表面； (b) 成形該聚合物材料以產生複數個微結構，該複數個微結構經圖案化有複數個光提取特徵。
16. 如請求項15所述之方法，其中該表面為與該透明基板之一發光表面相對的一主表面。
17. 如請求項15所述之方法，其中施加一聚合物材料層的步驟包括絲網印刷。
18. 如請求項15所述之方法，其中成形該聚合物材料的步驟包括微複製、UV壓花、熱壓式壓花(thermal embossing)或熱壓花(hot embossing)。
19. 如請求項15所述之方法，進一步包括藉由以下步驟製造一成型模具： (a) 雷射損傷一第一模板以產生包括一光提取圖案的一修改的模板，該第一模板包括一微結構圖案； (b) 藉由該修改的模板壓印一第二模板以形成一成型模具。
20. 如請求項19所述之方法，其中成形該聚合物材料的步驟包括施加該成型模具至該聚合物材料層。
21. 如請求項15所述之方法，進一步包括藉由以下步驟產生一成型模具： (a) 壓印一微結構圖案至一模製模板中，以形成一負模板，該負模板包括一倒置微結構圖案； (b) 施加一第一材料至該負模板； (c) 移除該第一材料之至少一部分，以形成一倒置模板，該倒置模板具有一倒置微結構圖案及一暫時倒置光提取圖案； (d) 藉由該倒置模板壓印一第二模板，以形成一中間模板；及 (e) 藉由該中間模板壓印一第三模板，以形成一成型模具。
22. 如請求項21所述之方法，其中該第一材料為一光阻劑材料，並且藉由一微影技術選擇性地移除該光阻劑材料之一部分。
23. 如請求項21所述之方法，其中成形該聚合物材料的步驟包括施加該成型模具至該聚合物材料層。
24. 一種導光板，包括： (a) 一玻璃基板，該玻璃基板具有一邊緣表面、一發光第一主表面及一相對的第二主表面；及 (b) 一聚合物膜，該聚合物膜設置於該玻璃基板之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者上，其中該聚合物膜包括複數個光提取特徵。
25. 如請求項24所述之導光板，其中該導光板包括小於約0.05的一色偏∆y。
26. 如請求項24所述之導光板，其中該聚合物膜之一厚度於從約5 μm至約500 μm的範圍中。
27. 如請求項24所述之導光板，其中該聚合物膜包括一可UV固化或可熱固化的聚合物。
28. 如請求項24所述之導光板，其中該聚合物膜藉由一介於其間的黏合劑層而層壓至該玻璃基板。
29. 如請求項24所述之導光板，其中該聚合物膜進一步包括複數個微結構。
30. 如請求項29所述之導光板，其中該複數個微結構包括一週期性的或非週期性的稜鏡、圓角稜鏡或凸鏡狀透鏡之陣列。
31. 如請求項24所述之導光板，其中該聚合物膜之一標稱折射率實質上等於該玻璃基板之一標稱折射率。
32. 一種導光組件，該導光組件包括至少一個光源，該至少一個光源光耦接至請求項24所述之導光板。
33. 如請求項32所述之導光組件，其中該複數個光提取特徵以相對於從該至少一個光源的一距離密度增加的方式來圖案化。
34. 照明或電子裝置，該顯示、照明或電子裝置包括請求項24所述之導光板或請求項33所述之導光組件。
35. 一種形成一導光板的方法，該方法包括以下步驟： (a) 施加一聚合物材料層至一玻璃基板之至少一個主表面； (b) 修改聚合物材料以產生複數個光提取特徵。
36. 如請求項35所述之方法，其中施加一聚合物材料層的步驟包括施加一液體樹脂至該至少一個主表面及UV固化或熱固化該液體樹脂。
37. 如請求項35所述之方法，其中施加一聚合物材料層的步驟包括將一聚合物膜藉由一介於其間的黏合劑層而層壓至該至少一個主表面。
38. 如請求項35所述之方法，其中修改該聚合物材料的步驟包括藉由雷射壓印、熱壓印或雷射壓印與熱壓印兩者來形成光提取特徵之一圖案。
39. 如請求項35所述之方法，進一步包括藉由微複製、UV壓花、熱壓式壓花(thermal embossing)或熱壓花(hot embossing)成形該聚合物材料以產生複數個微結構。
40. 如請求項39所述之方法，其中該複數個微結構包括一週期性的或非週期性的稜鏡、圓角稜鏡或凸鏡狀透鏡之陣列。