TWI432769B - An optical plate having a microstructure and a method for manufacturing the optical plate - Google Patents

An optical plate having a microstructure and a method for manufacturing the optical plate Download PDF

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具有微結構的光學板及該光學板的製造方法
本發明係與擴散板、導光板等改變、導引光線方向的光學板有關，進一步而言，尤指一種具有微結構的光學板及該光學板的製造方法，該光學板係主要由不同流動指數的兩種樹脂共押出形成，且該光學板可具有特殊的微結構，藉此提高微結構成型於該光學板的轉寫率。
擴散板、導光板等用於改變、導引光線行進方向的習知光學板係如第一圖所示，包含一支持層(12)及一賦形層(14)，其中，該支持層(12)與該賦形層(14)彼此疊接，該支持層(12)係由第一樹脂所構成，該賦形層(14)係由第二樹脂所構成，且該賦形層(14)表面形成微結構(16)，該微結構(16)包含複數個凸部(162)及複數個谷部(164)，各該凸部(162)彼此相鄰形成於該賦形層(14)的表面，各該谷部(164)分別形成於相鄰的數個凸部(162)之間，據此，當光線投射於該微結構(16)時，藉由該微結構(16)使光線產生折射或反射現象，使得光線能夠依循著所需要的路徑方向行進。
前述習知光學板主要係將該第一樹脂及該第二樹脂以共押出製程押出形成具有該支持層(12)及該賦形層(14)的積層板，再使該積層板通過一轉寫滾輪，使預先設計的微結構藉由該轉寫滾輪轉寫於該賦形層(14)得到該微結構(16)。
上述該第一樹脂及該第二樹脂在共押出成型得到該微結構(16)時，容易造成該凸部(162)的成型不完整，無法形成所預期的微結構(16)；利用該轉寫滾輪將預先設計的微結構轉寫於該賦形層(14)的轉寫率有待提升，以擴散板為例，當轉寫率不佳時，將會降低光擴散霧化的效果，以導光板為例，若是導光板在製成時的該微結構(16)轉寫率不佳，則會減低光線射出導光板的輝度效果。
有鑑於此，本案發明人遂投注心力不斷潛心研究，而終有創新並極富產業價值之本發明產生。
本發明主要目的在於提供一種具有微結構的光學板，藉由不同流動指數的樹脂共押出形成該光學板，藉此提高微結構成型的轉寫率。
本發明另一目的在於提供一種前述光學板的製造方法。
為滿足前述預期目的，本發明一種具有微結構的光學板，包含一第一結構層、表面具微結構的一第二結構層，其中，該第一結構層與該第二結構層彼此疊接，該第一結構層係由第一樹脂所構成，且該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，該第二結構層係由第二樹脂所構成，該微結構包含複數個第二凸部，各該第二凸部形成於該第二結構層表面，且各該第二凸部分别與各該第一凸部相對，依D-1238標準在200℃×5kg條件下，分別測定第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，且25 g/10mins ≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins，俾供提高該微結構成型的轉寫率。
本發明一種具有微結構的光學板，包含一第一結構層、表面具微結構的一第二結構層，其中，該第一結構層與該第二結構層彼此疊接，該第一結構層係由第一樹脂所構成，且該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，該第二結構層係由第二樹脂所構成，該微結構包含複數個第二凸部，各該第二凸部係形成於該第二結構層表面，且各該第二凸部分别與各該第一凸部相對，該第一凸部的曲率半徑為R1，該第二凸部的曲率半徑為R2，(R2/R1)的比值為3～10，俾供提高該微結構成型的轉寫率。
如前所述之具有微結構的光學板，為一般液晶顯示器(Liquid Crystal Display)的背光模組(Back light module)所使用的光擴散板或導光板，該微結構光學板的厚度較佳為0.2～10公釐，更佳為0.3～8公釐，最佳為0.3～7公釐。上述第二凸部的頂點與第一凸部的頂點的垂直距離較佳為30～120μm，更佳為40～100μm，最佳為50～80μm。
如前所述之具有微結構的光學板，其中，該第一樹脂係選自於由(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物及聚對苯二甲酸乙二酯所組成的群組。
如前所述之具有微結構的光學板，其中，該第二樹脂係選自於由(甲基)丙烯酸酯樹酯、聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物及聚對苯二甲酸乙二酯所組成的群組。
如前所述之具有微結構的光學板，其中，該第二凸部可為三角柱狀透鏡、弧形柱狀透鏡或菲涅耳透鏡。
本發明一種如前所述具有微結構的光學板的製造方法，包含下列步驟：樹脂共押出：一第一樹脂以一第一押出裝置押出，一第二樹脂以一第二押出裝置押出，押出後的該第一、二樹脂再經一模頭共同押出，使該第一樹脂成型為一第一結構層，該第二樹脂成型為一第二結構層，且該第一結構層與該第二結構層彼此疊接成為一積層板，依D-1238標準在200℃×5kg條件下測定，該第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，該第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，且25 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins；微結構成型：將該積層板通過一轉寫滾輪，使該第二結構層表面形成微結構，該微結構包含複數個第二凸部，該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，俾供製得具有微結構的光學板。
本發明一種如前所述具有微結構的光學板的製造方法，包含下列步驟：樹脂共押出：一第一樹脂以一第一押出裝置押出，一第二樹脂以一第二押出裝置押出，押出後的該第一、二樹脂再經一模頭共同押出，使該第一樹脂成型為一第一結構層，該第二樹脂成型為一第二結構層，且該第一結構層與該第二結構層彼此疊接成為一積層板；微結構成型：將該積層板通過一轉寫滾輪，該轉寫滾輪的輪面裝設轉寫微結構，使該第二結構層表面凸出複數個第二凸部，該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，其中，該第一凸部的曲率半徑R1為5～40μm，第二凸部的曲率半徑R2為30～120μm，並且，(R2/R1)=3～10，(R2/R1)的比值較佳為3.5～7，更佳為4～5。
如前所述製造方法，其中，該第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，該第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，且25 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins，較佳為23 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧14 g/10mins，更佳為20 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧15 g/10mins；藉上述不同流動指數的該第一、二樹脂，提高本發明之具有微結構的光學板於微結構轉寫成型時的轉寫率。
如前所述製造方法，藉由該第二凸部的曲率半徑與該第一凸部的曲率半徑之比值(R2/R1)=3～10，提高本發明之具有微結構的光學板於微結構轉寫成型時的轉寫率。
本發明的光學板的微結構轉寫率測定係取該光學板具微結構的一面寬約1公分的長條形樣品，置於光學顯微鏡下量測該光學板的該第二凸部最高點的高度與該轉寫滾輪的轉寫微結構的最高點的高度，如第二圖所示，以該第二凸部(26)最高點的高度值H1為分子，該轉寫滾輪的轉寫微結構(28)的最高點的高度值H2為分母，計算(H1/H2)的比值作為轉寫率的測定值，該轉寫率較佳為40%以上，更佳為45%以上，最佳為50%以上。
為使本發明之特徵及其目的、功效得以獲致更進一步之瞭解與認同，茲舉具體可行之實施例並配合圖式說明於后。
第三圖係本發明具有微結構的光學板之較佳實施例的局部斷面示意圖。
如第三圖所示，本發明一種具有微結構的光學板之較佳實施例，包含一第一結構層(32)、表面具微結構(36)的一第二結構層(34)，其中，該第一結構層(32)與該第二結構層(34)彼此疊接構成厚度為0.2～10公釐的積層板，該第一結構層(32)係由第一樹脂所構成，且該第一結構層(32)向該第二結構層(34)凸出形成複數個第一凸部(322)，該第二結構層(34)係由第二樹脂所構成，該微結構(36)包含複數個第二凸部(362)，該第二凸部(362)係形成於該第二結構層(34)表面，且各該第二凸部(362)分别與各該第一凸部(322)相對，令該第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，該第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，25 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins，據此提高該微結構(36)成型的轉寫率。
該第一樹脂係熱可塑性樹脂，又以具有透明性質的熱可塑性樹脂為佳，且該第一樹脂的具體例為(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯等，前述具體例可單獨一種使用亦可數種併用。
該第二樹脂亦係熱可塑性樹脂，又以具有透明性質的熱可塑性樹脂為佳，該第二樹脂的具體例為(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯等，前述具體例可單獨一種使用亦可數種併用。該第一樹脂與該第二樹脂可彼此相同亦可不同。
前述MI1 及MI2 係依據D-1238標準在200℃×5kg條件下進行測定，單位為g/10mins。
本發明一種用於製造前述具有微結構的光學板的製造方法，包含下列步驟：樹脂共押出：取聚苯乙烯樹脂(奇美實業公司製，產品名Polyrex PG-383)為第一樹脂，該第一樹脂的流動指數MI1 =2.2 g/10mins，另取聚苯乙烯樹脂(奇美實業公司製，產品名Polyrex PG-22)為第二樹脂，該第二樹脂的流動指數MI2 =17.5 g/10mins，(MI2 -MI1 )=15.3 g/10mins，將第一樹脂以一第一押出裝置加熱加壓後押出，押出溫度=230℃，將第二樹脂以一第二押出裝置加熱加壓後押出，押出溫度=220℃，押出後的該第一、二樹脂再經一模頭共同押出，使該第一樹脂成型為該第一結構層(32)，該第二樹脂成型為該第二結構層(34)，且該第一結構層(32)與該第二結構層(34)彼此疊接成為一積層板。
微結構成型：本實施例所欲轉寫成型之微結構係為寬度(pitch)200μm、長度270μm的三角柱狀透鏡，將該積層板通過主要由一轉寫滾輪及一背壓滾輪所組成的一成型構造，該轉寫滾輪的輪面裝設複數個三角柱狀轉寫微結構，各轉寫微結構間形成複數個三角柱狀結構的凹穴，據此，當該積層板通過該轉寫滾輪與該背壓滾輪之間時，藉由該轉寫滾輪及該背壓滾輪對該積層板形成相對輥壓，使得第二結構層(34)表面被擠壓進入該凹穴形成各該第二凸部(362)，該第一結構層(32)向該第二結構層(34)凸出形成各該第一凸部(322)，俾供成型具有該微結構(36)的光學板，測得該第一凸部(322)的曲率半徑R1為18μm，該第二凸部(362)的曲率半徑R2為74μm，並且(R2/R1)=4.1，並測得該微結構成型的轉寫率為45%。
在該微結構(36)成型的過程中，該第一樹脂及該第二樹脂係處於可流動並具有可塑性的狀態，且由於該第二樹脂的流動指數MI2 與該第一樹脂的流動指數MI1 的差值大於或等於13 g/10mins，藉由該第一、二樹脂在流動性上的差異，使得第二結構層(34)受到該轉寫滾輪及第一結構層(32)的相對擠壓時，該第一結構層(32)向該第二結構層(34)凸出形成的該第一凸部(322)對第二結構層(34)形成背壓作用，該第二樹脂易於被擠入該轉寫滾輪表面的凹穴，該第二凸部(362)的成型趨於完整，有利於形成所預期的該微結構(36)，微結構成型的轉寫率得以提高。
另外，前述具有微結構的光學板之較佳實施例中的該第二凸部(362)亦可進一步選擇變化為弧形柱狀透鏡(Lenticular lens)或菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，藉此構成本發明具有微結構的光學板的各種變化實施例。
綜上所述，本發明歷經多次試驗，確證能夠充份滿足預期目的，且功效卓越，於申請前並未曾見於公開刊物及公開使用，誠符合發明專利要件，爰依法提出申請，祈請詳加細審並早日准予專利，則申請人無任感荷。
(12)．．．支持層
(14)．．．賦形層
(16)．．．微結構
(162)．．．凸部
(164)．．．谷部
(26)．．．第二凸部
(28)．．．轉寫微結構
(32)．．．第一結構層
(322)．．．第一凸部
(34)．．．第二結構層
(36)．．．微結構
(362)．．．第二凸部
第一圖係習知光學板的局部斷面示意圖。
第二圖係本發明具有微結構的光學板之微結構成型轉寫率的量測示意圖。
第三圖係本發明具有微結構的光學板之較佳實施例的局部斷面示意圖。
(32)．．．第一結構層
(322)．．．第一凸部
(34)．．．第二結構層
(36)．．．微結構
(362)．．．第二凸部

Claims (14)

  1. 一種具有微結構的光學板，包含一第一結構層、表面具微結構的一第二結構層，其中，該第一結構層與該第二結構層彼此疊接，該第一結構層係由第一樹脂所構成，且該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，該第二結構層係由第二樹脂所構成，該微結構包含複數個第二凸部，各該第二凸部係形成於該第二結構層表面，且各該第二凸部分别與各該第一凸部相對，依D-1238標準在200℃×5kg條件下，分別測定該第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，該第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，且25 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之具有微結構的光學板，其中，該微結構光學板的厚度為0.2～10公釐。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之具有微結構的光學板，其中，該第一樹脂及該第二樹脂係選自於由(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物及聚對苯二甲酸乙二酯所組成的群組。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之具有微結構的光學板，其中，該第二凸部係為三角柱狀透鏡、弧形柱狀透鏡或菲涅耳透鏡。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之具有微結構的光學板，其中，該微結構轉寫成型的轉寫率為40%以上。
  6. 一種具有微結構的光學板，包含一第一結構層、表面具微結構的一第二結構層，其中，該第一結構層與該第二結構層彼此疊接，該第一結構層係由第一樹脂所構成，且該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，該第二結構層係由第二樹脂所構成，該微結構包含複數個第二凸部，各該第二凸部係形成於該第二結構層表面，且各該第二凸部分别與各該第一凸部相對，該第一凸部的曲率半徑為R1，該第二凸部的曲率半徑為R2，(R2/RI)的比值為3～10。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之具有微結構的光學板，其中，R2/R1的比值為3.5～7。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述之具有微結構的光學板，其中，(R2/R1)的比值為4～5。
  9. 依據申請專利範圍第6項所述之具有微結構的光學板，其中，依D-1238標準在200℃×5kg條件下，分別測定該第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，該第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，且25 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins。
  10. 依據申請專利範圍第6項所述之具有微結構的光學板，其中，該微結構光學板的厚度為0.2～10公釐。
  11. 依據申請專利範圍第6項所述之具有微結構的光學板，其中，該第一樹脂及該第二樹脂係選自於由(甲基)丙烯酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物及聚對苯二甲酸乙二酯所組成的群組。
  12. 依據申請專利範圍第6項所述之具有微結構的光學板，其中，該第二凸部係為三角柱狀透鏡、弧形柱狀透鏡或菲涅耳透鏡。
  13. 一種具有微結構的光學板的製造方法，包含下列步驟：樹脂共押出：一第一樹脂以一第一押出裝置押出，一第二樹脂以一第二押出裝置押出，押出後的該第一、二樹脂再經一模頭共同押出，使該第一樹脂成型為一第一結構層，該第二樹脂成型為一第二結構層，且該第一結構層與該第二結構層彼此疊接成為一積層板，依D-1238標準在200℃×5kg條件下，分別測定該第一樹脂的流動指數為MI1 g/10mins，該第二樹脂的流動指數為MI2 g/10mins，且25 g/10mins≧(MI2 -MI1 )≧13 g/10mins；微結構成型：將該積層板通過一轉寫滾輪，使該第二結構層表面形成由複數個第二凸部構成的微結構，該第一結構層向該第二結構層凸出複數個第一凸部，且各該第二凸部分别與各該第一凸部相對，俾供製得具有微結構的光學板。
  14. 依據申請專利範圍第13項所述之具有微結構的光學板的製造方法，其中，該第一凸部的曲率半徑為R1，該第二凸部的曲率半徑為R2，且(R2/R1)的比值為3～10。
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