TWI616246B - 導光元件及利用滾軋件製造該導光元件的方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種光學元件及利用滾軋件製造該導光元件的方法。本發明採用的滾軋件包含圓柱體以及金屬薄板。至少一孔洞形成在金屬薄板的工作表面上。每一個孔洞具有緊鄰其本身的開口邊緣的環狀凸出平台。每一個環狀凸出平台其橫截面成近似梯形或近似三角形。金屬薄板係以本身的結合表面結合在圓柱體的外圓周面上，致使工作表面朝外。

Description

導光元件及利用滾軋件製造該導光元件的方法

本發明係關於一種導光元件及利用滾軋件製造該導光元件的方法，並且特別是關於能製造具有高導引出光量之導光元件的滾軋件以及利用該滾軋件製造的導光元件。

發光鍵盤內的背光源、液晶顯示器內的背光源，甚至照明設備裡皆需裝設導光元件，例如，增亮膜、擴散膜，或將光線導引至特定位置的導光元件等。

現行不少導光元件已利用(roll-to-roll process)捲對捲成型製程來製造。因為，捲對捲成型製程具有較高的生產效率已及較低的生產成本，所以逐漸被用於導光元件的大量製造。捲對捲成型製程是將可撓性基材(或者薄膜)，從圓筒狀的捲料捲出之後，藉由表面具有微結構的滾軋件在可撓性上基材(或者薄膜)的表面的預位置上進行加工形成預設的微結構。然後，再裁切已經滾軋的可撓性基材，進而獲得具有導光微結構的導光元件。

然而，在滾軋件上形成相對應的微結構一般是藉由機械切削、蝕刻等傳統加工技術來形成。採用這些傳統的加工技術所製造的滾軋件，進而製造的導光元件其導引出光量仍有改進空間。此外，採用這些傳統的加工技術，若在滾軋件上形成相對應的微結構較為複雜的話，加工過程較為複雜，並且成本較高。並且，若僅在滾軋件上的若干位置上(非全面性分佈)形成相對應的微結構，傳統的加工技術在對位、

因此，本發明所欲解決之問題在於提供一種滾軋件以及利用該滾軋件製造的導光元件。利用本發明之滾軋件所製造的導光元件具有高導引出光量，並且，本發明之導光元件其在製造上對位準、精度高、效率高並且成本低。

本發明之一較佳具體實施例之滾軋件包含圓柱體以及金屬薄板。圓柱體具有外圓周面。金屬薄板具有結合表面、與結合表面相對的工作表面以及形成在工作表面上之至少一孔洞。每一個孔洞具有緊鄰其本身的開口邊緣之環狀凸出平台。每一個環狀凸出平台其橫截面成第一近似梯形或第一近似三角形。金屬薄板係以本身的結合表面結合在圓柱體的外圓周面上，致使金屬薄板的工作表面朝外。

進一步，本發明之較佳具體實施例之滾軋件還包含兩固定部件。兩固定部件係分別固定在圓柱體的兩端面中之其一。

於一具體實施例中，每一個環狀凸出平台具有粗糙的外環邊緣表面以及粗糙的內環邊緣表面。進一步，每一個環狀凸出平台還具有粗糙的平台表面。

於一具體實施例中，每一個孔洞以及其緊鄰的環狀凸出平台可以以雷射光束照射一次同時形成。

本發明之一較佳具體實施例之製造導光元件的方法，首先製備高分子基材，其中高分子基材具有成型表面。接著，本發明之方法加熱高分子基材及/或本發明揭示的滾軋件。最後，本發明之方法以滾軋件滾軋高分子基材的成型表面，致使高分子基材的成型表面上形成對應至少一孔洞之至少一環狀凹槽，其中每一個環狀凹槽其橫截面成對應第一近似梯形的第二近似梯形或對應第一近似三角形的第二近似三角形。

於一具體實施例中，每一個環狀凹槽具有粗糙的外環壁表面以及粗糙的內環壁表面。進一步，每一個環狀凹槽還具有粗糙的底表面、於一具體實施例中，每一個環狀凹槽具有外環、內環以及深度。外環的外徑的範圍為70~100μm。內環的內徑的範圍為30~60μm。深度的範圍為3~7μm。

於另一具體實施例中，每一個環狀凹槽具有外環、內環以及深度。外環的外徑的範圍為50~80μm。內環的內徑的範圍為20~50μm。深度的範圍為3~6μm。

本發明之一較佳具體實施例之導光元件包含高分子基材。高分子基材具有成型表面以及至少一環狀凹槽，其中每一個環狀凹槽其橫截面成近似梯形或近似三角形。

於一具體實施例中，高分子基材可以是由聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、聚酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯，或其他類似的商用高分子材料所形成。

與先前技術不同，藉由本發明之滾軋件所製造的導光元件具有高導引出光量。並且，藉由本發明之滾軋件製造導光元件其在製造上對位準、精度高、效率高及成本低。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

1‧‧‧滾軋件

10‧‧‧圓柱體

102‧‧‧外圓周面

104、106‧‧‧端面

12‧‧‧第金屬薄板

122‧‧‧結合表面

124‧‧‧工作表面

126‧‧‧孔洞

1262‧‧‧開口

1264‧‧‧環狀凸出平台

1265‧‧‧平台表面

1266‧‧‧外環邊緣表面

1268‧‧‧內環邊緣表面

14a、14b‧‧‧固定部件

2‧‧‧導光元件

20‧‧‧高分子基材

201‧‧‧背表面

202‧‧‧成型表面

204‧‧‧環狀凹槽

205‧‧‧底表面

206‧‧‧外環壁表面

208‧‧‧內環壁表面

圖1係根據本發明之較佳具體實施例的滾軋件的元件分解外觀視圖。

圖2係根據本發明之較佳具體實施例的滾軋件的元件結合外 觀視圖。

圖3及圖4分別係圖1中根據本發明之較佳具體實施例之滾軋件之一必要元件-金屬薄板沿A-A線的剖面視圖。

圖5係本發明之一較佳具體實施例之製造導光元件的方法的過程示意圖。

圖6係根據本發明之一較佳具體實施例之導光元件的外觀視圖。

圖7、圖8及圖9分別係圖6中本發明之較佳具體實施例之導光元件2沿B-B線的剖面視圖。

請參閱圖1、圖2、圖3及圖4，該等圖式示意地描繪本發明之一較佳具體實施例之滾軋件1。圖1係根據本發明之較佳具體實施例的滾軋件1之元件分解外觀視圖。圖2係根據本發明之較佳具體實施例的滾軋件1之元件結合外觀視圖。圖3及圖4分別係圖1中根據本發明之較佳具體實施例之滾軋件1之一必要元件-金屬薄板12沿A-A線的剖面視圖。

如圖1所示，本發明之較佳具體實施例之滾軋件1包含圓柱體10以及金屬薄板12。圓柱體10具有外圓周面102。

金屬薄板12具有結合表面122、與結合表面122相對的工作表面124以及形成在工作表面124上之至少一孔洞126。每一個孔洞126具有緊鄰其本身的開口1262邊緣之環狀凸出平台1264。每一個環狀凸出平台1264其橫截面成第一近似梯形或第一近似三角形。如圖3所示，每一個環狀凸 出平台1264其橫截面成第一近似梯形。如圖4所示，每一個環狀凸出平台1264其橫截面成第一近似三角形。

於一具體實施例中，金屬薄板12可以採用金屬來製成，例如，鋁、銅、鋅、鎳、鐵、鈦、鈷等，或者上述金屬中任一種的合金或不銹鋼來製成。

如圖2所示，金屬薄板12係以本身的結合表面122結合在圓柱體10的外圓周面102上，致使金屬薄板12的工作表面124朝外。

於實際應用中，本發明之較佳具體實施例之滾軋件1若設計來製造增亮膜、擴散膜等導光元件，形成在金屬薄板12的工作表面124上之孔洞126的數量多，並且均勻分佈。本發明之較佳具體實施例之滾軋件1若設計來製造發光鍵盤內的背光源裡的導光元件，形成在金屬薄板12的工作表面124上之孔洞126需在特定位置形成，並且孔洞126大多不會均勻分佈，如圖1、圖2之範例所示。

進一步，如圖1、圖2所示，本發明之較佳具體實施例之滾軋件1還包含兩固定部件(14a、14b)。兩固定部件(14a、14b)係分別固定在圓柱體10的兩端面(104、106)中之其一。

請參閱圖3，於一具體實施例中，每一個環狀凸出平台1264具有粗糙的平台表面1265、粗糙的外環邊緣表面1266以及粗糙的內環邊緣表面1268。圖4所示的狀凸出平台1264則沒有粗糙的平台表面1265。

於一具體實施例中，特別地，每一個孔洞126以及其緊鄰的環狀凸出平台1264可以以雷射光束照射一次同時形成。利用雷射光束來形成孔洞126以及緊鄰的環狀凸出平台1264，對於後續利用本發明之滾軋件1製造導光元件在製造上可以達成對位準、精度高、效率高以及成本低的目標。

請參閱圖5，圖5係示意地描繪本發明之一較佳具體實施例之製造導光元件2的方法的過程。

如圖5所示，本發明之較佳具體實施例之製造導光元件2的方法，首先，係製備高分子基材20，其中高分子基材20具有成型表面202以及與成型表面202相對的背表面201。

接著，同樣如圖5所示，本發明之方法係加熱高分子基材20及/或本發明揭示的滾軋件1。

最後，本發明之方法以滾軋件1滾軋高分子基材20的成型表面202，致使高分子基材20的成型表面202上形成對應至少一孔洞126之至少一環狀凹槽204，其中每一個環狀凹槽204其橫截面成對應第一近似梯形的第二近似梯形或對應第一近似三角形的第二近似三角形。

本發明之較佳具體實施例之製造導光元件2的方法可以利用捲對捲成型製程來執行。

請參閱圖6、圖7、圖8及圖9，圖6係根據本發明之一較佳具體實施例之導光元件2的外觀視圖。圖7、圖8及圖9分別係圖6中本發明之較佳具體實施例之導光元件2沿B-B線的剖面視圖。

請再參閱圖5，若用來製造本發明之導光元件2的高分子基材20為圓筒狀的捲料，經滾軋的高分子基材20還須經裁剪才能獲得如圖6所示的導光元件2。

如圖6所示，本發明之較佳具體實施例之導光元件2包含高分子基材20。高分子基材20具有成型表面202、與成型表面202相對的背表面201以及至少一環狀凹槽204。每一個環狀凹槽204對應滾軋件1上之一個孔洞126。如圖7所示，每一個環狀凹槽204其橫截面成對應第一近似梯形的 第二近似梯形。如圖8所示，每一個環狀凹槽204其橫截面成對應第一近似三角形的第二近似三角形。如圖7及圖8所示，每一個環狀凹槽204的功用是將高分子基材20內傳輸且設向該個環狀凹槽204的光線導引至對應的位置。於圖7及圖8中，射向背表面201的光線被背表面201反射至環狀凹槽204，再由環狀凹槽204將光線導引至對應的位置。圖9所示之導光元件2其光學設計以及環狀凹槽204的功用與圖7及圖8所示的不同。於圖9中，射向環狀凹槽204的光線被環狀凹槽204反射至背表面201，再從背表面201射出。

於一具體實施例中，如圖7所示，每一個環狀凹槽204具有粗糙的底表面205、粗糙的外環壁表面206以及粗糙的內環壁表面208。圖8所示的環狀凹槽204則沒有粗糙的底表面205。藉由粗糙的底表面205、粗糙的外環壁表面206以及粗糙的內環壁表面208，射向每一個環狀凹槽204的光線反射率下降，因此，本發明之導光元件2具有高導引出光量。

於一具體實施例中，每一個其橫截面近似梯形的環狀凹槽204具有外環、內環以及深度。外環的外徑的範圍為70~100μm。內環的內徑的範圍為30~60μm。深度的範圍為3~7μm。

於另一具體實施例中，每一個其橫截面近似三角形的環狀凹槽204具有外環、內環以及深度。外環的外徑的範圍為50~80μm。內環的內徑的範圍為20~50μm。深度的範圍為3~6μm。

於一具體實施例中，高分子基材20可以是由聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、聚酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯，或其他類似的商用高分子材料所形成。

藉由以上對本發明之詳述，咸信能清楚了解本發明之滾軋件所製造的導光元件具有高導引出光量。也可清楚 了解藉由本發明之滾軋件製造導光元件其在製造上對位準、精度高、效率高及成本低。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之面向加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的面向內。因此，本發明所申請之專利範圍的面向應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。

Claims (10)

1. 一種製造一導光元件之方法，包含下列步驟：製備一高分子基材，其中該高分子基材具有一成型表面；加熱該高分子基材或一滾軋件或同時加熱該高分子基材及該滾軋件；以及以該滾軋件滾軋該高分子基材之該成型表面，致使該高分子基材之該成型表面上形成至少一環狀凹槽，其中每一個環狀凹槽其橫截面成一第一近似梯形或一第一近似三角形，每一個環狀凹槽具有一外環、一內環以及一深度，該外環之一外徑的範圍為70~100μm，該內環之一內徑的範圍為30~60μm，該深度的範圍為3~7μm。
2. 如請求項1所述之方法，其中每一個環狀凹槽具有一粗糙的外環壁表面以及一粗糙的內環壁表面。
3. 如請求項1所述之方法，其中該外環之該外徑的範圍為50~80μm，該內環之該內徑的範圍為20~50μm，該深度的範圍為3~6μm。
4. 如請求項1所述之方法，其中該滾軋件包含：一圓柱體，具有一外圓周面；以及一金屬薄板，具有一結合表面、與該結合表面相對之一工作表面以及形成在該工作表面上對應該至少一環狀凹槽之至少一孔洞，每一個孔洞具有緊鄰其本身之一開口邊緣之一環狀凸出平台，其中每一個環狀凸出平台其橫截面成對應該第一近似梯形之一第二近似梯形或對應該第一近 似三角形之一第二近似三角形，該金屬薄板係以該結合表面結合在該外圓周面上，致使該工作表面朝外。
5. 如請求項4所述之方法，其中每一個環狀凸出平台具有一粗糙的平台表面、一粗糙的外環邊緣表面以及一粗糙的內環邊緣表面。
6. 如請求項4所述之方法，其中每一個孔洞以及其緊鄰的環狀凸出平台係以一雷射光束照射一次同時形成。
7. 如請求項4所述之方法，進一步包含兩固定部件，係分別固定在該圓柱體之兩端面中之其一。
8. 一種導光元件，包含：一高分子基材，具有一成型表面以及至少一環狀凹槽，其中每一個環狀凹槽其橫截面成一梯形或一三角形，每一個環狀凹槽具有一外環、一內環以及一深度，該外環之一外徑的範圍為70~100μm，該內環之一內徑的範圍為30~60μm，該深度的範圍為3~7μm。
9. 如請求項8所述之導光元件，其中每一個環狀凹槽具有一粗糙的外環壁表面以及一粗糙的內環壁表面。
10. 如請求項8所述之導光元件，其中該外環之該外徑的範圍為50~80μm，該內環之該內徑的範圍為20~50μm，該深度的範圍為3~6μm。