TWI383884B - 在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案的方法以及其上帶有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒 - Google Patents

在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案的方法以及其上帶有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒 Download PDF

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Description

在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案的方法以及其上帶有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒 發明領域
本發明概括有關一在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法以及一其上藉由該方法形成有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒，更特別有關一在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法，藉由該方法可使一線性或非線性透鏡圖案直接形成在用於製造光學薄膜的滾筒上，透鏡圖案可具有多元的形狀，可依需要調整透鏡圖案的曲率，且曲率可形成為比透鏡圖案的半球更深，以及一其上藉由該方法形成有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒。
 發明背景
一般而言，諸如光擴散板、光擴散薄膜、稜鏡薄膜等多種不同的光學薄膜係使用在諸如液晶顯示器(LCD)等平板顯示器裝置中。近來，需要具有可改良此等光學薄膜的光學效率同時可提供光學薄膜的不同功能之合併的光學薄膜。特定言之，對於光學薄膜表面上的透鏡圖案且對於透鏡圖案的寬度對深度比(或曲率，下文指曲率)係需作各種不同調整。
為了製造一諸如習見稜鏡薄膜上的透鏡圖案等線性透鏡圖案，已如下使用一直接雕刻方法：首先，在一鐵滾筒的表面上進行鎳或銅鍍覆；及經由拜特加工(Bite processing)形成線性稜鏡透鏡圖案，如第1圖所示。然而，此方法缺點在於：經由拜特加工(Bite processing)難以製造一零瑕疵的滾筒且可能只形成一線性透鏡圖案。此外，譬如，當使用一多軸處理器進行兩軸加工以產生一90°角時，可製成一稜錐透鏡圖案；然而，在此例中將花費一段長加工時間(通常15至30天)，因此造成製造成本升高。
尚且，已經如下使用MLF(微透鏡薄膜)製造方法作為一種製造非線性透鏡圖案之方法：如第2圖所示，將球形圓珠施加至一其上塗有可紫外光固化性或可熱固化性黏劑之PET薄膜上，然後固化該黏劑；(使鎳(Ni)在薄膜上受到無電極鍍覆或將其上塗有可紫外光固化性或可熱固化性樹脂之PET薄膜予以層疊及固化；及使PET薄膜呈片狀剝落以製造具有一皮帶型模具之產物。然而，此方法因為使用皮帶型模具製造時難以避免一接縫所以將降低生產力，無法直接在圓柱形滾筒上作雕刻，產物品質大幅受到圓珠形狀及散佈程度所影響，藉由施加圓珠對於透鏡形狀及數量密度的調整、及不同透鏡圖案的形成與其曲率係有其限制。
並且，已使用一如下列的製造方法作為另一種製造非線性透鏡圖案之方法：如第3圖所示，使用一具有適當尺寸以在一其上塗有光阻的PET薄膜上形成一所產生透鏡圖案的一透鏡圖案之光罩以曝露於光；顯影一經曝光部份或一未曝光部份的一光阻層；經由熱處理形成一凸起的透鏡圖案；如圓珠施加方法般，使其上的鎳(Ni)受到無電極鍍覆或將其上塗有一可紫外光固化性或可熱固化性樹脂之PET薄膜予以層疊然後固化；及使PET薄膜呈片狀剝落以製造具有一皮帶型模具的產物。然而，此方法亦具有與MLP製造方法相同缺點之原因係在於：因為使用皮帶型模具製造時難以避免一接縫所以無法實行不同的透鏡圖案及曲率，無法直接在圓柱形滾筒上作雕刻，透鏡的數量密度過高，模具的製造成本過高，及形成透鏡時有其限制。
此外，已使用一如下的製造方法作為另一種用於製造非線性透鏡圖案之方法：如第4a圖所示，一光阻層形成於一其上鍍有銅(Cu)之圓柱形滾筒上；以一所想要透鏡圖案的一平面形狀進行一雷射加工(若是負光阻則使曝露於雷射的部份被顯影，正光阻則相反)；及隨後施加蝕刻溶液。但缺點在於：由於平行於滾筒表面的蝕刻速度及垂直於滾筒表面的蝕刻速度(亦即位於深度方向)理論上相同而導致曲率受到所產生透鏡圖案的深度之限制，只能以透鏡圖案深度(P)小於透鏡圖案的平面性半徑{(R+2P)/2}之形狀來形成所產生透鏡圖案的橫剖面，如第4b圖所示。易言之，可看出雷射加工的直徑R應為零以形成一具有透鏡圖案平面性直徑的一半(1/2)深度(P/2P=1/2)之半球。事實上可這樣說：曝露於蝕刻溶液之直徑R中心的腐蝕速度在統計學上係比其他部份更快；然而，腐蝕速度隨著蝕刻進展而減慢，因此造成每個方向的速度實質地相同。此外，可能經由物理方式在深度方向具有較高腐蝕速度來加快蝕刻溶液的注射速度藉以更深入透鏡圖案中；然而，該技術至今係具有到達一曲率的半球為止之深度極限。另一方法中，若藉由雷射加工期間減小直徑使得深度更深，則需要更多蝕刻且因此用來鍍覆的銅(Cu)將具有較高的不均勻性、及由於更容易被流入的異物及類似物影響而造成腐蝕速度的不規則性，因此造成透鏡圖案之間的壓潰邊界產生諸如壓垮的花生形狀、雪人形狀或其他不規則形狀等問題。
 發明概要
因此，本發明係設計成可解決上述問題，本發明之一目的係提供一在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法，藉由該方法可使多種不同形狀的線性或非線性透鏡圖案直接地形成在用於製造光學薄膜的滾筒上，當形成線性或非線性透鏡圖案時，不但可依需要調整透鏡圖案的曲率且可使透鏡圖案的深度比起透鏡圖案的半球設置於更深，這是使用習見技術不可能達成的作用。
本發明另一目的係提供一其上根據上述方法形成有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒。
將從本發明的下文詳細描述得知本發明之這些及其他目的及優點。
藉由一在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法來達成上述目的，該方法包含：一形成一樹脂薄膜於一具有一已表面鍍有銅(Cu)或鎳(Ni)之鍍覆層的圓柱形滾筒上之第一步驟；一藉由一鑿件打擊圓柱形滾筒之樹脂薄膜的表面來製造一初步透鏡圖案之第二步驟；一藉由一蝕刻溶液來蝕刻其上形成有初步透鏡圖案的圓柱形滾筒之第三步驟；及一移除樹脂薄膜之第四步驟。
此處，第二步驟在樹脂薄膜及圓柱形滾筒的鍍覆層上製造一初步透鏡圖案。
較佳地，本發明進一步包含在第三步驟或第四步驟後之一利用鉻(Cr)進行電解鍍覆或利用鎳(Ni)進行無電極鍍覆之第五步驟。
製造一初步透鏡圖案的第二步驟較佳係藉由在轉動圓柱形滾筒之時利用一鑿件打擊圓柱形滾筒之樹脂薄膜的表面以形成一初步透鏡圖案於樹脂薄膜及圓柱形滾筒的鍍覆層上。
鑿件較佳具有80°或更大的一刃角。
鑿件較佳由金剛鑽製成。
較佳地，樹脂薄膜由聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、液體光阻或乾薄膜光阻之任一者形成。
進一步藉由一其上根據在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法形成有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒來達成上述目的。
根據本發明，線性或非線性透鏡圖案可直接地形成在一用於製造光學薄膜之滾筒上，透鏡圖案可具有多元的形狀，可依需要調整透鏡圖案的曲率，且可使曲率形成於比圖案的半球更深，並具有其他作用。
圖式簡單說明
參照圖式、下文描述及申請專利範圍將有助於瞭解本發明的這些及其他特徵構造、態樣及優點，其中類似的元件係標示有類似編號，圖中：第1圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一線性透鏡圖案之製程圖；第2圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一非線性透鏡圖案之製程圖；第3圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一非線性透鏡圖案之另一製程圖；第4a圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一非線性透鏡圖案之又另一製程圖；第4b圖為根據第4a圖的製程所製成之透鏡圖案的概念性橫剖視圖；第5圖為根據本發明的一實施例之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一透鏡圖案之製程圖；第6圖為顯示根據本發明的一實施例之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一透鏡圖案之方法的原理之圖式；第7a圖為根據本發明的一實施例之其上形成有一初步透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；第7b圖為根據本發明的一實施例之其上形成有一最終透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；第7c圖為根據本發明的一實施例將一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一表面的電子顯微鏡照片；第7d圖為根據本發明的一實施例在一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一橫剖面的電子顯微鏡照片；第8a圖為根據本發明另一實施例之其上形成有一初步透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；第8b圖為根據本發明另一實施例之其上形成有一最終透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；第8c圖為根據本發明另一實施例在一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一表面的電子顯微鏡照片；第8d圖為根據本發明另一實施例在一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一橫剖面的電子顯微鏡照片。
 用以實施本方法之最佳模式
下文中，將參照圖式詳細地描述本發明的較佳實施例。應瞭解本發明較佳實施例的詳細描述係僅供示範用，因此熟習該技藝者可從此詳細描述得知本發明精神及範圍內之不同變化及修改。
第5圖顯示根據本發明的一實施例之一在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法的製程圖，而第6圖是根據本發明的一實施例顯示一在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法的製造原理之圖式。
如第5圖所示，根據本發明的一實施例之一在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法係包含：一形成一樹脂薄膜於一具有一已表面鍍有銅(Cu)或鎳(Ni)之鍍覆層的圓柱形滾筒上之第一步驟(S1)；一藉由一鑿件打擊圓柱形滾筒之樹脂薄膜的表面來製造一初步透鏡圖案之第二步驟(S2)；一藉由一蝕刻溶液來蝕刻其上形成有初步透鏡圖案的圓柱形滾筒之第三步驟(S3)；及一移除樹脂薄膜之第四步驟(S4)。
第二步驟較佳係製造一初步透鏡圖案於樹脂薄膜及圓柱形滾筒的鍍覆層上，而製造初步透鏡圖案的第二步驟較佳係藉由在轉動圓柱形滾筒之時利用一鑿件打擊圓柱形滾筒的樹脂薄膜之表面以形成一初步透鏡圖案於樹脂薄膜及圓柱形滾筒的鍍覆層上。此步驟中，打擊樹脂薄膜的鑿件只在圓柱形滾筒的垂直方向中振動，因此藉由圓柱形滾筒的旋轉將溝槽對稱地形成於滾筒上。此外，藉由適當地調整打擊定時及滾筒轉速，可獲得多種不同形狀的透鏡。當打擊一扁平板時，鑿件應不只移動於扁平板的一垂直方向且亦移動於表面的一平行方向中以形成一初步透鏡圖案，這在機械上極難實行。
相較於根據諸如第4a圖等習見雷射加工之一只經由蝕刻來移除薄膜以製造透鏡圖案的製程，根據本發明之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法所具有的一項優點係在於：當藉由切除即將蝕刻的鍍覆層(銅或鎳層)表面來形成一初步透鏡圖案後確保透鏡圖案的深度及隨後藉由蝕刻完成透鏡時，由於將藉由蝕刻的深度及藉由鑿件切割的深度添加至蝕刻後所產生透鏡圖案的深度之結果，透鏡圖案會比習見方法形成於更深。易言之，可確保由一鑿件所切割之初步透鏡圖案的寬度(R)及深度(d)，然後藉由蝕刻來擴大初步透鏡圖案，藉以產生所生成透鏡圖案的寬度(R+2P)及深度(d+P)，如第6圖所示。在此時，可能藉由調整鑿件形狀、長度及打擊深度來改變所生成透鏡圖案的寬度及深度，並依需要藉由提前調整初步透鏡圖案的寬度(R)及深度(d)及在蝕刻期間適當地調整蝕刻寬度(2P)及蝕刻深度(p)來設計不同形狀的透鏡圖案。
在此例中，雖然可依據即將製成的初步透鏡圖案之寬度、深度及形狀使得鑿件設計成不同方式，鑿件較佳係形成有80°或更大的刃角，且更佳使用金鋼鑽作為鑿件所用的材料，藉以穩定地產生許多初步透鏡圖案於圓柱形滾筒的表面上並改良生產力。若鑿件的刃角小於80°，鑿刃將無法承受而會因為長久打擊製程產生破裂。類似地，若鑿刃的梢端是曲線狀，不只鑿件可能受損且鍍覆的銅亦有機會剝離滾筒。
尚且，根據本發明在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法係可進一步包含在蝕刻的第三步驟或移除樹脂薄膜的第四步驟之後的一使用鉻(Cr)進行電解鍍覆或使用鎳(Ni)進行無電極鍍覆之第五步驟。若為銅的情形，蝕刻後所形成的透鏡圖案會受到來自氧化的快速損害，且由於具有低硬度而在製造光學薄膜期間使透鏡圖案滾筒的服務壽命縮短；為此，將鉻或鎳鍍覆其上以防止此等問題。在一般的電化鍍覆中鍍鉻的情形中，可能隨著薄膜厚度增大而發生細微裂痕，益加重大的問題係在於：厚度依據所製成透鏡圖案的鍍覆層部份而異，因此造成其形狀變形。不同於鍍鉻，藉由化學還原之無電極鍍鎳可不只可防止裂痕、亦可由於透鏡圖案的不同部份之均勻鍍覆厚度來防止透鏡圖案維度的變形。因此，第五步驟中相較於電解鍍鉻而言，偏好採用無電極鍍鎳。
並且，根據本發明在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法中，樹脂薄膜可由聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、液體光阻或乾薄膜光阻中的任一者形成。雖然可使用任何種類的樹脂只要其可形成薄膜即可，該樹脂需具有對於諸如銅或鎳等鍍覆金屬之優良黏著性以及對於下列步驟所選用蝕刻溶液之抗蝕刻性質。因此，較佳藉由將其塗覆及固化液體的方式來使用聚醯胺酸製成之聚醯亞胺。
尚且，藉由上述在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法，來製造根據本發明之一其上形成有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒。
[範例1]
第一步驟(S1)-利用聚醯亞胺形成一樹脂薄膜，已藉由將液體聚醯胺酸塗覆在一其上以約100μm厚度表面鍍有銅(Cu)之圓柱形滾筒(鐵製；200cm直徑及50cm長度)的表面上且予以固化來製備聚醯亞胺。
第二步驟(S2)-藉由一鑿件(由金鋼鑽製造；刃角為100°)打擊第一步驟(S1)所製備的圓柱形滾筒之樹脂薄膜的表面將一初步透鏡圖案製作於樹脂薄膜及圓柱形滾筒的鍍覆層上。第7a圖顯示所產生圓柱形滾筒的表面由光學顯微鏡攝取的照片。當以一金鋼鑽鑿件打擊時，安裝在壓電元件製成的一音波振動器上之鑿件係被迫每秒打擊8000次以切割滾筒的表面。
第三步驟(S3)-利用氯化鐵的蝕刻溶液以10分鐘來蝕刻其上藉由第二步驟(S2)形成有一初步透鏡圖案之圓柱形滾筒。
第四步驟(S4)-最後，利用氫氧化鈉溶液移除樹脂薄膜並用水清洗。
其後，利用平常方式施加鍍鉻約3μm以保護透鏡圖案的表面及改良硬度。第7b圖顯示所產生滾筒的透鏡圖案。第7b圖是圓柱形滾筒的表面由光學顯微鏡所攝取的照片。
然後，利用範例1製成的滾筒藉由一用於製造一般光學薄膜(諸如稜鏡薄膜等)的方法將透鏡圖案轉移至且形成於一光學等級PET薄膜上，其結果顯示於第7c圖由電子顯微鏡所攝取之一表面照片中。第7d圖顯示電子顯微鏡所攝取之透鏡圖案的橫剖面照片。可如第7d圖的橫剖面照片看出，透鏡圖案的深度大於半球的深度。
[範例2]
利用與範例1相同的方式將一透鏡圖案形成於滾筒上，差異係在於步驟2(S2)中之鑿件的刃角(此範例中，120°)及滾筒的轉速。第8a圖顯示一初步透鏡圖案的結果，所產生的透鏡圖案顯示於第8b圖由光學顯微鏡所攝取的一表面照片中。
利用與範例1相同的方式將透鏡圖案轉移至且形成於一光學等級PET薄膜上，其結果顯示於電子顯微鏡所攝取之第8c圖的表面照中及第8d圖的橫剖面照片中。
因此，根據本發明，一線性或非線性透鏡圖案可直接形成於一用於製造光學薄膜的滾筒上，透鏡圖案可具有多元的形狀，且曲率可比透鏡圖案的半球被形成於更深，並具有其他作用。
S1．．．步驟
S2．．．步驟
S3．．．步驟
S4．．．步驟
d．．．初步透鏡圖案的深度
P．．．透鏡圖案深度
p．．．蝕刻深度
R．．．雷射加工的直徑
第1圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一線性透鏡圖案之製程圖；
第2圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一非線性透鏡圖案之製程圖；
第3圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一非線性透鏡圖案之另一製程圖；
第4a圖為先前技術之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一非線性透鏡圖案之又另一製程圖；
第4b圖為根據第4a圖的製程所製成之透鏡圖案的概念性橫剖視圖；
第5圖為根據本發明的一實施例之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一透鏡圖案之製程圖；
第6圖為顯示根據本發明的一實施例之在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造一透鏡圖案之方法的原理之圖式；
第7a圖為根據本發明的一實施例之其上形成有一初步透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；
第7b圖為根據本發明的一實施例之其上形成有一最終透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；
第7c圖為根據本發明的一實施例將一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一表面的電子顯微鏡照片；
第7d圖為根據本發明的一實施例在一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一橫剖面的電子顯微鏡照片；
第8a圖為根據本發明另一實施例之其上形成有一初步透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；
第8b圖為根據本發明另一實施例之其上形成有一最終透鏡圖案之滾筒的一表面之光學顯微鏡照片；
第8c圖為根據本發明另一實施例在一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一表面的電子顯微鏡照片；
第8d圖為根據本發明另一實施例在一最終透鏡圖案轉移至一薄膜上之後所攝取之一橫剖面的電子顯微鏡照片。
S1．．．步驟
S2．．．步驟
S3．．．步驟
S4．．．步驟

Claims (8)

  1. 一種在一用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法，包含：一形成一樹脂薄膜於一具有一已表面鍍有銅(Cu)或鎳(Ni)之鍍覆層的圓柱形滾筒上之第一步驟；一藉由一鑿件打擊該圓柱形滾筒之樹脂薄膜的表面以製造一初步透鏡圖案之第二步驟；一藉由一蝕刻溶液來蝕刻其上形成有該初步透鏡圖案的該圓柱形滾筒之第三步驟；及一移除該樹脂薄膜之第四步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二步驟在該樹脂薄膜及該圓柱形滾筒的鍍覆層上製造一初步透鏡圖案。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：一在該第三步驟或該第四步驟後利用鉻(Cr)進行電解鍍覆或利用鎳(Ni)進行無電極鍍覆之第五步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該製造初步透鏡圖案的第二步驟係藉由在轉動該圓柱形滾筒之時利用一鑿件打擊該圓柱形滾筒之樹脂薄膜的表面以產生一初步透鏡圖案於該樹脂薄膜及該圓柱形滾筒的鍍覆層上。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該鑿件具有80°或大於80°的刃角。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該鑿件由金剛鑽製成。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該樹脂薄膜由聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、液體光阻或乾薄膜光阻之任一者形成。
  8. 一種其上形成有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒，其根據申請專利範圍第1至7項中任一項之在該用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案之方法製成。
TW098128671A 2009-07-07 2009-08-26 在用於製造光學薄膜的滾筒上製造透鏡圖案的方法以及其上帶有透鏡圖案之用於製造光學薄膜的滾筒 TWI383884B (zh)

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