1274654 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明侧於-賊級獅層表結構之卿龍輪成型方法以 及依該法製得之光學薄膜。 【先前技術】 、 -些液晶顯示n已大量使用增亮膜以增加液晶顯示㈣光輸出輝度, 及使光輸出方向趨近於正交或同軸方向於液晶顯示器螢幕。一般使用增亮 膜,表面具有微結構,其微結構可以包含稜鏡陣列,此稜鏡陣列之光學結 構可有效增加同轴光線的數量及降低所需光源能量,以產生想要的同軸亮 度。液晶顯示器中之背光模組中-般包含增亮膜,該增亮膜放置於擴散片 和液晶顯示器面板間。背光液晶顯示器亦包含光源如冷陰極螢光燈(c〇id cathode flU0rescent lamp ; CCFL)、發光二極體(LED)、小分子發光二極 體(MOLED)或高分子發光二極體(pled)或面光源等,光源之光線藉由導光板 將光導向液晶顯示器面板之出光方向。增亮膜(或稜鏡片)(Brightness enhancement films ; BEF)能將導光板所發出的光導向視準方向(縮小發散 光源的發散角度),因此可增加液晶顯示器面板的亮度。另外,為了提高液 晶顯示器之輝度,增加光線使用率以節省電力,會使用反射偏光片(DBEF或 CBEF)再次將光線作回收使用。增加的亮度可使液晶顯示器面板產生清晰的 影像,也可降低光源能量的損耗。液晶顯示器中的棱鏡片已大量用於電腦 顯示器如膝型顯示器和電腦螢幕、電視、錄影機、手機通訊元件、手提式 元件如手機和PDA、汽車、航空電子顯示器等。稜鏡片是一種可透光且具微 1274654 結構之光學薄膜,微結構係由許多稜鏡組成,利用稜鏡内部之全反射及折 射特性來改變光的方向,限制光的散失以增加亮度及減少能量的損失,相 _ · 關專利見世界專利W096/23649號,其光學結構見第}圖。其中,上下稜鏡 片PI ’ P2包含一基材薄膜P3及稜鏡陣列如p4,, p7,, pg,piQ, Pll,P12其中,基材薄膜p3與稜鏡陣列具一界面pi。每個稜鏡如稜鏡以 有第-個稜鏡面Pa和第二個稜鏡面Pb,:平面的頂端的邊緣交錯而形成一 峰頂’其夾角可為70-120度或80-1〇〇度間,稜鏡面並不需要被定義,僅 修 需彼此傾斜。此外,基材薄膜的厚度和稜鏡高度間的關係並不重要,但希 望用更薄的基材薄膜來配合定義的稜鏡,稜鏡面pb絲材薄膜p3的 角度可為45度,但此角度決定於面的間隔或峰頂的角度。稜鏡p4,p5,, P7及P8 ’ P9 ’ PIG,Pll ’ P12組成使整體成_陣列。光學元件例如增亮膜、 視角限制絲膜或反射τΜ铸均絲材_表面具有微結構光學設計的物 品,而這些微結構大部分係由一種為尖峰(tips)和溝清(狀〇刪)交替的序 列所構成,例如具規則重覆且對稱的尖峰和溝清即形成增亮膜,其它例子 • &括不對稱的尖夺和不對稱溝漕,以各種尖峰和溝漕的大小、方向或間距 不同的設計。另外於美國專利第5771328 might directingfilmhaving variable height structured surface and light directing article , ⑽Stmeted thereflOm)縣’謂_鏡頂峰高度驗小變錢除光學 • 鮮(喊⑽)現象’財得最好轉光效果,使觀賞者可在正常操作下獲 得最佳亮度和均齊度。此稜鏡片的製成係在—高穿透率的基㈣膜上,均 勾塗佈感光性樹脂如亞克力樹脂(acrylic resin),再利用微奈米壓印技術 1274654 及紫外光固化交聯量產成型。對於大多數f光模組而言 ,於置一片稜鏡片 約可增加_輝度,2片稜鏡片㈣直交疊y更可提升模轉度約達簡, 亦即,在降低耗電量及延長電池使用時間下,可使液晶榮幕的亮度增加2· 2 倍。 先刖美國公開專利[US 2005 /0134963 A1 Method for stacking surface structured aptieal fllms]已揭露增亮膜之製程,其製程係在_透明基材上均 句塗佈-層uv膠,在藉由成捲成形方法(祕t〇_R〇11; RTR),將金屬輥輪 上之微結構轉印在UV膠層,由W燈完全_與接著於該透明基材 上但由於使用成捲成形方法以製造這些光學薄膜時,部份固化的爪膠 易黏著於表面旎較南或低接觸角(c〇ntact angle)金屬輥輪之各尖峰和溝漕 上,使其後續在連續壓印時,^產生光㈣膜上之微結構賴,或造成輕 輪不堪使用,此使其在朝範圍受限,且輥輪造價昂貴,賴換新,大增 製造成本,而顯現其缺點。 本案發明人有鑑於此,乃加予研究創新,揭示出―種^^縣表面微結 構成型方法且其細模具;^被·的yy膠易縛於表面,在堪用下增 加光學薄膜之生產良率與生產速率。 【發明内容】 本I明之目的日在提供_種感光性樹脂(如爪膠)層表面微結構之模帶 對輥輪(Tape-to-Roll,TTR)成型方法,係令一基材薄膜經一上膠進料親輪 1274654 組’並為該上膠輕輪組之—上膠輪,於該基材薄膜之至少_側面上,塗佈 •—層感光_脂(如uv縣),她-表面具微結構且微輯具抗沾黏及低 表面能層之成型模帶,於該感光性樹脂層上轉印出所需之微結構,轉印同 時以一表面初步固化UV S,照射該已成型之感光性樹脂層或黏膠層,使 該感光脂層之表面產生固化,喪失流紐,以保持所成型之表面微結 構形狀完整,再使該感光性樹脂或黏朦通過固化成型w燈之照射,使該 • 成型之感光性樹脂或黏膝層完成固化,且與該基材薄膜完成接著者。其中 所具抗沾黏及低表面能層之成形模帶,該成型模帶固著於上下兩親輪組, 藉其中-條驅動以帶動成賴帶,使該成賴帶連續和基膜上之感 光性樹脂層(或UV膠層)進行壓印成形。 本發明之可取實體,可由以下說明及所附各圖式,而得以明晰之。 【實施方式】 〔實施例一〕 第2圖所示為本發明有關於一種感光性樹脂層(如uv膠層)絲微結構 之成型方法之第-實施例。該成型方法係令一塑膠基材2自其基材卷⑴(即 ' 帛2圖A端)飼經—上膠進料輥輪組3,並令該上膠輥輪組3之-上膠輪41 於趣膠基材2之至少-側面上,塗佈—感統樹脂層(如㈣膠層μ,並 經-成型模帶輥輪組6 ’於該樹脂層4上壓㈣所需之微結構(包括棱鏡陣 列等等)。其中《型《輥軋輪組係由—平行設置之上_ 61及下觀輪 1274654 62組合而成,其中上輥輪61為主動輥輪,下輥輪於為被動輥輪。另外, 將成型模可63(可為連續型endiess者)繞繫於上、下輥輪61,62之上, 成i模可63表面具微結構μ之花紋或圖案(pauern)。壓印完成之感光 f生樹月曰(如uv膠)微結構,同時以一表面初步固化uv燈7,照射該感光性樹 月曰(如UV I)層4 ’使該感光性樹脂層4產生固化,喪失流動性,以保持所 成型之表面微結構形狀完整;再使瓣基材2與該樹脂層4 _多數之固
化成型UV燈9,使該塑膠基材2與該樹脂層4產生接著娜合及固化者, 其積層成品(5)由第2圖β端捲收之。 該上膠輥輪組3係包括:一上膠輪41,且為一驅動馬達所驅動旋轉者 -下輥輪42軸向平行地樞裝於該上膠輪41之另—側,並令該下輕輪⑴ 該上膠輪41間射姆_轉送_轉基材2及感紐細旨層(如则 層)4者;以及—抹膠輪43軸向平行地樞裝於該上膠㈣之—側,並可言 =地雜膠輪43與上膠輪41間之間距,以控獅著於該上雜^上之老 或膠4a尽度,使上膠輪41與該下輥輪犯,在相對旋轉地傳送該樹月丨 ^ 輪41可於該塑膠基材2上均勾地塗佈上一層感光樹脂層(女 ^)4㈣___—蝴崎,細麵43 ^ 呈反向旋轉者。上述該上鞠輪組3猶含有-膠劑回收槽44及 二二4’其中該膠劑回收槽44係固裝於該下輥輪42之下方,令該胸 = 糊喷細恤請輪犯的下 =成=接自該下輥輪42所滴落之膠劑,並令膠劑时槽⑭之底端至少 延伸至該感紐樹脂(如仰膠)容置槽的上方,以導引該膠劑 1274654 回收槽44巾之膠劑流回該ϋν膠回收槽44中者;另該刮板奶係縱長地裝 .置於該孩輪42之-側,且令制板45之板緣料跨置_下輥輪42上, ._除附著於該下嫌42上之膠劑,並使所刮落之感光性樹脂(如uv膠) 滴落於該膠劑回收槽44中者。 本發明所使用之感光性樹脂(如UV膠)4,係可取自透明或有色之單一或 複合式UV膠’該型感光性樹艏(如膠)於接受不同功率之紫外線照射時, 係會產生不關化或接著程度之特性,故本發明藉由不同紫外線功率之表 • 面初步固化UV燈7及固化成型UV燈9,使塑膠基材2上的感光性樹脂(如 UV膠)層4在輥軋成型微結構或圖案時,先藉該表面初步固化淠燈7施以 表面固化,以避免在移至完全固化成型uv燈9完成接著及固化前,造成所 輥軋之微結構或圖案潰散或變形,以確保所輥軋之固化微結構或圖案⑺之 凡整者。本發明所使用之感光性樹脂(如uv膠)4,係可取由一稀釋溶劑 (diluter)、募聚物(〇iig0mers)、單體(m〇n〇mers)及相對應之光起始劑 (photoinitial)及添加劑交鏈而成。這些組成說明如下:1^]交鏈型高分子 參基材的折射率最少具1.50的折射率,並在硬化時有顯著咖性,常用的交 鏈型高分子包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸的產品,及溴化合物、烷基代苯基 丙烯酸或曱基丙烯酸(例如4,6_dibr〇m〇-2一sec_butyl咖咐% 曱基笨乙烯單體、brominated epoxy diacrylate,2-phenoxyethyl acrylate hexa-functional aromatic urethane acrylate oligomer。 [2] 稀釋劑(diluter)主要目的用來降低高分子的黏滯係數,使得内部氣泡不會 產生,而獲得完美之微結構,常用的稀釋劑如m〇n〇—或di_functi〇nal單體 1274654 4。[3]起始劑包括·有機過氧化物、及az〇 c〇mp〇un(is,叫inines,nitr〇 compounds, acyl halides, hydrazones, mercapto compounds, phrylium compounds, imidazoles, chlorotriazines, benzoin, benzoin alkyl ethers,di-ketones,phenones等.[4]光學薄膜上之光學層或微結構層可 由相同或不相同高分子材料製作,包括高折射率的甲基丙烯酸單體、鹵化 單體及其他高折射率的單體。高活性自由基單體和寡聚物形式在最近被使 用,丙烯酸因其咼活性而被廣泛使用。[5]高分子合成物包含一或更多其它 有用的添加劑,如界面活性劑、抗靜電劑及其它可能的組成。界面活性劑 如fluorosurfactant可減少高分子合成物的表面張力、改善潤濕、更滑順 的塗佈和減少塗佈的缺陷。
本發明所使用之塑膠基材2須具備足夠透光的清晰度,及結構強度足以 應用在特定的光學產品及較佳的抵抗溫度和老化。常用的基層包括聚乙烯 對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate; PET);或聚碳酸酯 (polycarbonate ; PC)、苯乙烯-丙烯睛(styrene-acrylonitrile)、醋酸 纖維素丁酸鹽(cellulose acetate butyrate)、醋酸纖維素丙酸鹽 (cellulose acetate propionate)、纖維素醋酸三酯(cellulose triacetate)、聚醚磺酸酯(polyether sulfone)、聚曱基苯烯酸酯 (polymethyl methacrylate)、聚氨酯(polyurethane polyester)、聚碳酸 酯(polycarbonate)、聚氣乙、烯(polyvinyl chloride)、聚苯乙烯 (polystyrene)、聚秦二甲酸乙稀酯(polyethylene naphthalate)、異量分 子聚合·物(copolymers)或混合 naphthalene dicarboxylic 1274654 aCidS,P〇lycyclo-olefins和玻璃,塑膠基材基可混合或合成這些材料。塑 • 膠基材可多層或包含懸浮的散佈相或分佈在連續相中。 本發明所使用之成型模帶組6係含有:_上· 61為_馬達所聯動 驅轉及-下棍輪62,將-成型模帶63繞繫於上、下耗輪61、於之上。該 成型模帶63之模帶表面上已製成所需之微結構、花紋或圖案64者’·一背 壓平板88軸向平行地樞裝於該成型輥輪組6之一側,令安裝於背壓平板(8幻 内之UV燈7由背壓平板88之板口 8向著感光性樹脂(如υν^及基材之積 • 層輻射加熱、固化;並令該背壓平板88與該成型輥輪組6之間距可予調整, 以調節該成型輥輪組6施加於塑膠基材2之感光性樹脂(如uv膠)4上之壓 力,使該塗佈有感光性樹脂層(如UV膠層)4之塑膠基材2,在被捲進通過 該成型模帶輥輪組6時,可於該樹脂層(如UV膠層)4表面上輥軋出與該成 型模可64表面上相符之微結構、花紋或圖案%。本發明所使用之成型模帶 63可為高強度及高疲勞限界或高疲勞強度之非金屬或金屬材質者。塗佈於 成型模帶表面微結構64之材質可來自於抗沾黏之材質,並與成型模帶63 •產生良好之接著強度者且該構成成型模帶表面微結構64之材質具耐刮性, 以增加模具之使用壽命。最佳的實施例可使用感光性樹脂(如UV膠)或Hard coat用UV膠(錯筆硬度達8H以上),且這些感光性樹脂(如UV膠)内含有 低表面能分子,低表面能分子代表的實施例如下述之矽烷: 1H, 1H, 2H, 2H~perfluorooctyl triethoxysilane fluorinated silane ; tridecafluoro-l,1,2,2~tetrahydrooctyl trichlorosilane (F13-TCS); Octadecyltrichlorosilane (CH3(CH2)nSiCl3,OTS) ; Alkylchlorosilanes 12 1274654 (CH3(CH2)n-iSiCl3) ; Propyltrichlorosi lane (CHsCHa^SiCls, PTCS); (3, 3, 3-trif luoropropyl trichlorosi lane (CFsCFsCMiCU FPTCS); dimethyldichlorosilane (DDMS) ; tridecafluoro-1,1,2, 2, -tetrahydrooctyl trichlorosilane (FOTS); heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane (FDTS) ° 上述δ亥積層成品⑸之UV膠層製成稜鏡陣列(prism array)或其他微結構 即可形成一光學薄膜(optical film)廣用於LCD等電子、資訊、家電產品中。 [實施例二] 如第3,4圖所示,本發明所使用之成型模帶輥輪組6之背壓元件,可 自第2圖所不之結構(88)修飾為一呈中空圓柱筒狀之背壓元件%者(可選自 紫外線可穿透之透腎,例如;5英者)係軸向平行地樞裝於誠賴輪組6 之另-側’;_表面初步固化υλ^7其兩側係裝置於_對蚊燈座9娜 間,令兩該固定燈座9a,9b(如第4圖所示)固裝於一對固定基座%,⑽上, 且於,亥兩SJ禮座9a,%之關外緣,分靡接—對軸承18,於該兩軸承 18之外緣穩定地m裝該中空石英管9t,並令該中空石英管%之一驅動端 1¾連接傳動機轉1%,以一馬達2〇聯動驅轉者,石英管另端伙則樞 接於-官座19d上。由於該表面初步固化爪燈7係裝置於該中空石英管 9(内,故當该成型模帶63以其帶上之微結構花紋圖魏軋、壓印於塗佈在 塑膠基材2上^咖_ w卿肖, _娜_ 7 攸中空石央S 9t向外投射之紫外線,即時對該樹脂層(如爾卵之表面 13 1274654 %以表面固化成型,使被較軋有微結構或圖案之樹脂(如^膠)層之流變性 無從發生,亦即使該樹脂層(如UV膠層)4在被移至固化成型UV燈9施以 接著固化前,於該感光性樹脂(如UV膠)層4表面上所壓製之微結構或圖 案,不致S樹脂或UV膠流動,而產生潰散或變形,相對提升產品品質與 生產效率者。 本發明所揭示之各该初步固化UV燈7及固化成型UV燈9,係可取自 各種功率之UV燈’於各該UV燈7,9之背側係分別固裝一反射板或可遽 波薄膜19 ’以聚集各該UV燈7,9之紫外線使投射於塑膠基材2之感光性 樹脂層或UV縣4上’赠該娜紐2之裡爾無献性樹脂或w 膠4產生接著與完全固化’並使該感光性樹脂或uv膠層4固化成型者。夂 該UV燈7,9可使用風扇或冰水機等冷卻裝置87給予冷卻、散熱以增長 UV燈系統之壽命。 [實施例三] 如第5圖所示,本發明所使用之成型模帶輥輪組6之另一較佳設計,係 含有:-對埃輪6la、61b為一同步馬達所聯動轉及—下輥輪62,將一 成型核帶63繞繫於上輥輪61a、61b及下輥輪62之上。輥輪仙用以捲收 自親輪仙所纽之模帶&者。誠顏帶ο之模帶表社已製成所需之 微結構、花紋或圖案64者;-背壓平板88軸向平行地樞裝於該成型親輪 組6之另一側,並令該背壓平板88與該成型輥輪組6之間距可調 ^ Μ吞周 14 1274654 節該成雜輪組6施加於瓣基材2之感紐樹脂(如W賴4上之壓 .力,使該塗佈有感光性樹脂層(如W膠)層4之塑膠基材2,在被捲進通過 該成型模帶·組6時,可麟感光性樹脂(如㈣膠)層4表面上減出與 該成型模帶64表面上相符之微結構、花紋或圖案64。 [實施例四] ’ 如第6圖所示,本發明實關三所賴之成賴雜輪組6之背壓元 件’可自第5圖所示之構造(88)修飾為一呈中空圓柱筒狀^者(可採用紫外 線可穿透之_材,例如石英者)_平行地喊於該成雜輪組^之一 側’;而該表面初步固化uv^7其兩側係裝置於一對固定燈座9a,9b間, 仿如第4圖所示,茲不贅述。 [實施例五] • 如第7圖所示’該成型模帶輥輪組⑹可修飾為圓筒形模帶(ea)直接嵌 套於一大型親輪(60)上,配合下方之背壓元件⑼以辕軋成型該微結構花 紋、圖案者。 , 本發明揭示之感光性樹脂(如UV膠)層表面微結構之成型方法,係以多 • 段式完成該感光性樹脂層(如UV膠)層4表面微結構,可有效確保所連續成 型微結構或圖案之完整性,且可防止模具對膠層之沾粘性以確保模具之使 用哥命,提升產品品質及生產效率而顯見其新穎性優異性。 15 1274654 本發明所揭示之結構、形狀,可於不違本發明之精神及範嘴下予以修 錦變化應用’本發明並不加以限制。藉本發明方法所製得之光學薄膜,其 微結構包括稜鏡等各種幾何形狀之尖鋒與溝槽層次分明,成品精準,可靠 度佳’可提昇光電、資訊、家電相關產品之品質與價值。 【圖式簡單說明】 第1圖為習知具稜鏡微結構的稜鏡片。 鲁第2圖係本發明之感光性樹脂層(如UV膠層}表面微結構成型之第一實施例 示意圖。 第3圖係本發日月之樹脂層(如uv膠層)表面微結構成型之第二實施例示意 圖。 第4圖係第3圖該背壓元件之縱剖面示意圖。 第5圖係本發明之感光性樹脂層(如⑽膠層)表面微結構成型之第三實施例 | 示意圖。 第6圖係本發明之樹脂層(如w膠層)表面微結構成型之第四實施例示意 圖。 係本發明之感光性樹脂層(如W膠層)表面微結構成型之第五實施例 2……塑膠基材; 41······上膠輪; 【主要元件符號說明】 1······基材卷; 3......上膠進料輥輪組; 16 1274654 4…· • •感光性樹脂(如UV膠)層; 4a" ....感光性樹脂(如UV膠); 6…· ..成型模帶輥輪組; 44" …·膠劑回收槽; 45... ...到板, 5.. ----積層成品, 7··· ...初步固化UV燈; 60·· ....大型輥輪; 61.., .…上輥輪; 62·· ....下輥輪; 63, 63a……成型模帶; 64" .…微結構; 8…· • •板口; 88·· ....背壓元件; 9…· ..固化成型UV燈;’ 9t" .…中空石英管; 19·· ....石英管反射基座; 42·· ....下輥輪; 43.. ....抹膠輪; 10·· ....固化微結構; 9a, 9b......固定燈座; Pa, Pb,Pc,Pd......稜鏡面; P3〜P12……稜鏡; 18.. ....軸承; 20·· .馬達; 87.. ....冷卻裝置。 17