專利名稱：具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板與導(dǎo)光板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光擴散板與導(dǎo)光板，特別是涉及表面具有微結(jié)構(gòu)且板本身厚度遠大于其上的微結(jié)構(gòu)厚度的結(jié)構(gòu)型光擴散板與導(dǎo)光板及能達成高轉(zhuǎn)寫率的光擴散板與導(dǎo)光板。
背景技術(shù)：
參閱圖1，顯示一種以往背光模組的光學(xué)板結(jié)構(gòu)，其是利用一種共壓出制程堆疊出雙層的微結(jié)構(gòu)光學(xué)板，主要包含一片基板7、多個形成于該基板7上的微結(jié)構(gòu)8。每一個微結(jié)構(gòu)8包含一個第一凸部81以及一個位于第一凸部81上方的第二凸部91。所述第一凸部 81及第二凸部91分別由一種第一熱可塑性樹脂及一種第二熱可塑性樹脂組成，以形成具有光擴散效果及/或?qū)Ч庑Ч墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)，例如鋸齒狀的棱鏡結(jié)構(gòu)，或是柱狀透鏡結(jié)構(gòu)； 或者也可以是具有均光效果的擴散層結(jié)構(gòu)。然而，由于基板7相對于第二凸部91而言仍具有相當(dāng)?shù)暮穸龋夜矇撼鰰r該第二熱可塑性樹脂處于高粘度狀態(tài)，使得不論使用壓?；驖L輪模的成型方式，上述光學(xué)板的結(jié)構(gòu)特征均無法獲得較佳的微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)寫率，也就是說第二熱可塑性樹脂不易充分擠入至模穴深處，以精確地形成第二凸部，因此第二凸部的頂部往往成型不完整，無法達成原先光學(xué)板所欲具有的光學(xué)性質(zhì)。以光擴散板為例，如果無法形成預(yù)定的微結(jié)構(gòu)形狀，將會降低其光擴散霧化的效果；另外，若是用于導(dǎo)光的光學(xué)板，則會減弱其輝度效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種由不同的樹脂材料所形成具有特殊微結(jié)構(gòu)的光擴散板，可提高微結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)寫率，獲得較接近預(yù)定型態(tài)的微結(jié)構(gòu)與需求的光學(xué)性質(zhì)，并且可降低光學(xué)板的生產(chǎn)成本。本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板包含一片基板、多個設(shè)置于基板上的微結(jié)構(gòu)以及光擴散劑，每一個微結(jié)構(gòu)包括一體連接于該基板的第一凸部以及遠離該基板的方向鄰接于第一凸部的第二凸部，該基板與第一凸部皆由第一樹脂材料所形成，而該第一樹脂材料包括熱可塑性樹脂，該第一凸部具有突出于基板上且由其與第二凸部連接面所構(gòu)成的凸部界面以及位于該凸部界面上的第一頂點。該第二凸部由第二樹脂材料所形成，該第二樹脂材料包括光敏樹脂，該第二凸部具有與第一凸部的凸部界面相間隔的外表面以及位于該外表面上的第二頂點，該光擴散劑添加于該第一樹脂材料與第二樹脂材料中的至少其中之一。本發(fā)明定義該第二凸部的第二頂點至第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D1，而該第一凸部的第一頂點至該第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D2，D2/ Dl介于0. 1 0.9，該第二凸部的外表面至第一凸部的凸部界面間的最小垂直距離小于5 微米。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，其與上述光擴散板的構(gòu)造大致相同，所不同處在于該第二凸部的第二頂點至第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D1’，而該第一凸部的第一頂點至該第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D2，，D2，/D1，介于 0. 1 0. 7。本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)間的距離并不限制，所述微結(jié)構(gòu)可互相連接，也可以不互相連接， 但以相連接為較佳。微結(jié)構(gòu)的大小依需求而定，微結(jié)構(gòu)高度介于50 1000微米(μπι)，而微結(jié)構(gòu)的最高點間的距離(稱為Pitch)介于50 700微米。本發(fā)明該基板與第一凸部皆由熱可塑性樹脂材料所組成，該第一凸部可由基板受擠壓后同體向上凸起而形成，擠壓的方式并不限定，可使用壓模(Stamper)，或滾輪模等轉(zhuǎn)寫方式進行。該第二凸部連接于第一凸部上方，而所述微結(jié)構(gòu)的空間除了前述向上凸起的第一凸部外，其余的空間由第二凸部所填滿，而成型微結(jié)構(gòu)的模具可分別將每一個第二凸部獨立封閉，使形成第二凸部的高流動性的光敏樹脂材料充分填擠入模具的模穴深處，因此，可使成型出的微結(jié)構(gòu)較接近預(yù)定型態(tài)，以達到高轉(zhuǎn)寫率的目的以及獲得需求的光學(xué)性質(zhì)。本發(fā)明所述第二凸部的外表面至第一凸部的凸部界面間的最小垂直距離小于 5 μ m,較佳地小于3 μ m，最佳地小于2 μ m，如此可達到高轉(zhuǎn)寫率的微結(jié)構(gòu)。本發(fā)明該基板與第一凸部較佳地由具有透明性質(zhì)的熱可塑性樹脂材料所所組成， 所述熱可塑性樹脂的具體例為(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_苯乙烯共聚物、丙烯腈_苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二酯。而該第二凸部由光敏樹脂材料所組成，所述光敏樹脂必須兼具流動性佳及受特定光源照射后容易硬化的特性，也就是說，能夠經(jīng)光照射后而產(chǎn)生交聯(lián)(Cross-linking)反應(yīng)而硬化的樹脂材料，具體例為可以受到紫外光(UV光)照射而硬化的紫外光光敏樹脂、可以受到紅外光(IR)照射而硬化的紅外光光敏樹脂，或是可以受到鹵素光照射而硬化的鹵素光光敏樹脂。所述光敏樹脂材料較佳地使用紫外光光敏樹脂，其組成并不限定，具體例包含(a)丙烯酸系樹脂 (Acrylic resin)，其使用量為40重量％ 50重量％ ； (b)自由基光引發(fā)劑(Free radical photo-initiator)，其使用量為5重量％ 15重量％，自由基光起始劑的具體例為三甲基苯甲?；趸?Trimethyl Benzoyl Phosphine Oxide) (TPO)、2_ 甲基-1_[4_(甲硫基)苯基]-2-嗎啉代丙燒-1-酮(2-Methyl-l-[4-(Methylthio)phenyl]-2-Morpholino Propan-l-one) (Ciba Irgacure 907)、異噻噸酮(Isothioxanthone) (ITX)，或這些的組合；(c)反應(yīng)性丙烯酸系交聯(lián)樹脂(Reactive acrylic cross-linking resin)，其使用量為40重量％ 50重量％，反應(yīng)性丙烯酸系交聯(lián)樹脂的具體例為雙羥甲基丙烷四丙烯酸酯(Di-Trimethylolpropane Tetraacrylate) (SR-355)、二季戊四醇五丙烯酸酯 (Dipentaerythritol Monohydroxy Pentaacrylate) (SR—399)、乙氧基化雙酷A二丙煉酸酉旨 (Ethoxylated Bisphenol A Diacrylate) (SR-349)，或這些的組合。所述熱可塑性樹脂材料及光敏樹脂材料可同時或分別添加光擴散劑，光擴散劑可為無機微粒子或有機微粒子，無機微粒子例如硫酸鋇(BaSO4)、二氧化鈦(TiO2)等微粒子； 而有機微粒子例如聚苯乙烯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、有機硅氧烷樹脂等微粒子。本發(fā)明前述D2/D1的比值介于0. 1 0.9。若該比值小于0. 1，表示用于第二凸部的光敏樹脂材料的使用量較多，用于第一凸部的熱可塑性樹脂使用量較少，因為光敏樹脂的價格遠大于熱可塑性樹脂的價格，因此無法達成本發(fā)明降低成本的目的。本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)的光學(xué)板中，若是以形成光擴散板為目的，其光學(xué)板的厚度較佳地介于0. 2 5毫米，更佳地介于0. 3 3毫米。另外，若是以形成導(dǎo)光板為目的，光學(xué)板的厚度較佳地介于0. 2 10毫米，更佳地介于0. 3 8毫米。光學(xué)板的厚度是指基板上微結(jié)構(gòu)的最高點至該基板另一不具有微結(jié)構(gòu)面間的垂直距離。本發(fā)明的制作方法可以以壓模方式進行，首先，準備一個具有多個轉(zhuǎn)寫微結(jié)構(gòu)的壓模模具，轉(zhuǎn)寫微結(jié)構(gòu)間共同界定出一個模穴，以熱可塑性樹脂與視需求添加的光擴散劑為原料形成一片具有特定厚度的基板，接下來，在基板上涂上(Coating) —層光敏樹脂材料以及對基板加熱使其組成的熱可塑性樹脂軟化，之后，將該壓模模具壓入表面涂上光敏樹脂的基板，同時將多余的氣體抽出，使得光敏樹脂充分填入模穴內(nèi)部的同時照光而讓光敏樹脂硬化成型，最后移走壓模模具，即可得到本發(fā)明的具有微結(jié)構(gòu)光擴散板或?qū)Ч獍?。本發(fā)明的微結(jié)構(gòu)形狀不限制，微結(jié)構(gòu)型態(tài)可為三角柱狀透鏡(Prism lens)、弧形柱狀透鏡(Lenticular lens)、菲涅耳透鏡(Fresnel lens)等形狀。本發(fā)明其微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)寫率的測定方式包含取光學(xué)板具有微結(jié)構(gòu)的一面寬約1厘米的長條形樣品，置于光學(xué)顯微鏡下測量光學(xué)板的微結(jié)構(gòu)高度與轉(zhuǎn)寫微結(jié)構(gòu)的高度比值，所述轉(zhuǎn)寫率較佳在95%以上，更佳在97%以上，最佳在99%以上。本發(fā)明的有益的效果在于通過前述的第二凸部的外表面至第一凸部的凸部界面間的最小垂直距離小于5 μ m,并配合該第一凸部與第二凸部使用不同流動性的樹脂原料， 使得成型模具可將每一個第二凸部獨立封閉，并讓形成第二凸部的高流動光敏樹脂原料充分填擠入模具的模穴深處，如此不但令成型出的微結(jié)構(gòu)較接近預(yù)定型態(tài)，而達成高轉(zhuǎn)寫率及獲得需求的光學(xué)性質(zhì)外，還可達成降低生產(chǎn)光學(xué)板成本的效果。


圖1是立體示意圖，顯示一種以往的光學(xué)板；圖2是剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第一較佳實施例是通過一個壓模模具來成型微結(jié)構(gòu)；圖3是類似圖2的視圖，顯示將該壓模模具壓制成型微結(jié)構(gòu)的樣式；圖4是立體示意圖，顯示本發(fā)明的第一較佳實施例具備多個弧形柱狀透鏡的微結(jié)構(gòu)；圖5是圖4的局部放大圖，顯示該第一較佳實施例的微結(jié)構(gòu)的細部樣式；圖6是剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第一較佳實施例；圖7是類似圖6的視圖，顯示本發(fā)明的第二較佳實施例；及圖8是剖面示意圖，顯示本發(fā)明的第三較佳實施例具有三角柱狀透鏡的微結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明。有關(guān)本發(fā)明前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。在本發(fā)明被詳細描述前，要注意的是，在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號來表示。<本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板的制備方法>參閱圖2與圖3，本發(fā)明的第一較佳實施例是利用一個成型裝置5來制作具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板，該成型裝置5包括一個壓模模具51以及一個光照單元53。該壓模模具 51具有多個并鄰排列的轉(zhuǎn)寫微結(jié)構(gòu)512，而轉(zhuǎn)寫微結(jié)構(gòu)512之間共同界定出一個模穴511。 另外，由第一樹脂聚苯乙烯及添加有機硅氧烷樹脂微粒子光擴散劑形成厚度為1. 3mm的基板1，接下來，在基板1上涂上一層紫外光光敏樹脂原料6 (含丙烯酸系樹脂及自由基光起始劑)，而由于基板1為透明性樹脂所形成，可允許位于其下方的光照單元53所發(fā)出的光線照射通過基板1而使光敏樹脂原料6開始硬化，在基板1上加熱使得基板1軟化，并將具有多個轉(zhuǎn)寫微結(jié)構(gòu)512的壓模模具51壓入表面涂上紫外光光敏樹脂原料6的基板1中，并將多余的氣體抽出，使得開始進行硬化反應(yīng)的紫外光光敏樹脂原料6充滿整個模穴511內(nèi)，待硬化反應(yīng)完成后，移走壓模模具51，即可得到厚度為1.5mm本發(fā)明的光擴散板。<本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板的結(jié)構(gòu)>以下描述由前述制備方法所得的光擴散板的結(jié)構(gòu)，參閱圖4，光擴散板包含該基板 1以及多個位于該基板1且彼此并鄰的微結(jié)構(gòu)2。每一個微結(jié)構(gòu)2包括連接于基板1的第一凸部21以及遠離該基板1的方向連接于第一凸部21上的第二凸部31。該第一凸部21 具有鄰接于第二凸部31的凸部界面211以及位于該凸部界面211上的第一頂點212。該第二凸部31具有與第一凸部21的凸部界面211相間隔的外表面311以及位于外表面311上的第二頂點312。該基板1與第一凸部21由相同的聚苯乙烯樹脂所形成，第一凸部21可由基板1受擠壓往其上方凸起而形成。而第二凸部31位于該第一凸部21上方并與第一凸部 21相連接，上述微結(jié)構(gòu)2的空間除了基板1受擠壓往其上方凸起而形成第一凸部21外，剩余的空間由第二凸部31所占滿，上述微結(jié)構(gòu)為弧形柱狀透鏡(Lenticular lens)形狀。參閱圖5，該第一凸部21的凸部界面211與第一凸部21兩側(cè)最低點間的連線Ll 相交，且與該連線L 1垂直的直線L2分別與凸部界面211及第二凸部31的外表面311相交于pl、ql兩點，而Plql線段即為前述第二凸部31的外表面311至第一凸部21的凸部界面211間的最大垂直距離，當(dāng)plql線段往第一凸部21的兩側(cè)移動時，垂直距離逐漸變小， 也就是說Plql線段> P2q2線段> p3q3線段或plql線段> p4q4線段> p5q5線段，其中最小垂直距離H(H = p3q3線段=p5q5線段)小于5 μ m時有助于使第二樹脂原料填滿模穴511。在本實施例中，該第二凸部31的外表面311至第一凸部21的凸部界面211間的最小垂直距離H小于1 μ m。參閱圖6，定義該第二凸部31的外表面311上的第二頂點312與該第一凸部21兩側(cè)最低點間連線Ll的垂直距離為D1、該第一凸部21的凸部界面211上的第一頂點212與其兩側(cè)最低點間連線Ll的垂直距離為D2，而D2/D1的比值為0. 32，測得其轉(zhuǎn)寫率為99.5%。<本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板的制備方法>本發(fā)明的第二較佳實施例的制備方法與前述的第一較佳實施例制備方法大致相同，不同處在于形成該第二較佳實施例的基板1的第一樹脂材料為甲基丙烯酸酯樹酯，而經(jīng)轉(zhuǎn)寫后所得具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板的厚度為2mm，測得其轉(zhuǎn)寫率為99. 5%。<本發(fā)明具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)>參閱圖7，由前述導(dǎo)光板的制備方法制得轉(zhuǎn)寫后的導(dǎo)光板結(jié)構(gòu)為弧形柱狀透鏡 (Lenticular lens)形狀，而D2’/D1’的比值為0. 21，另外，相鄰兩個第二凸部31可以是獨立成型于其下方對應(yīng)的第一凸部21上，也就是說，相鄰兩個第二凸部31的外表面311互相不連接。
參閱圖8，本發(fā)明的第三較佳實施例的結(jié)構(gòu)與前述第一與第二較佳實施例大致相同，不同處在于微結(jié)構(gòu)6為三角柱狀透鏡形狀。綜上所述，本發(fā)明通過控制第二凸部31的外表面311至第一凸部21的凸部界面 211之間的最小垂直距離H小于5 μ m,并配合第一凸部21與第二凸部31使用不同流動性的樹脂原料，使得壓模模具51可將每一個第二凸部31獨立封閉，并讓形成第二凸部31的高流動光敏樹脂原料充分填擠入模穴511深處，如此不但令成型出的微結(jié)構(gòu)2較接近預(yù)定型態(tài)，而獲得欲求的光學(xué)性質(zhì)外，還可達成降低生產(chǎn)光學(xué)板成本。
權(quán)利要求
1.一種具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板，包括一片基板、多個位于該基板上的微結(jié)構(gòu)以及光擴散劑；該基板由包括熱可塑性樹脂的第一樹脂材料所形成；每一個所述微結(jié)構(gòu)包括形成于該基板上的第一凸部以及遠離該基板的方向連接于該第一凸部上的第二凸部，該第一凸部也是由該第一樹脂材料所形成，并具有由該第一凸部與該第二凸部連接面所構(gòu)成的凸部界面以及位于該凸部界面上的第一頂點，該第二凸部由包括光敏樹脂的第二樹脂材料所形成，并具有與該第一凸部的凸部界面相間隔的外表面以及位于外表面上的第二頂點，定義該第二凸部的第二頂點至該第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D1，而該第一凸部的第一頂點至該第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D2 ；該光擴散劑添加于該第一樹脂材料與第二樹脂材料中的至少其中之一；其特征在于，D2/D1介于0. 1 0.9，該第二凸部的外表面至該第一凸部的凸部界面間的最小垂直距離小于5 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板，其特征在于，該光擴散板的厚度介于0. 2 5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板，其特征在于，該光敏樹脂材料為紫外光硬化樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板，其特征在于，該熱可塑性樹脂材料選自甲基丙烯酸酯樹酯、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-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物及聚對苯二甲酸乙二酯中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板，其特征在于，所述第二凸部的形狀選自三角柱狀透鏡、弧形柱狀透鏡及菲涅耳透鏡。
6.一種具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，包括一片基板、多個位于該基板上的微結(jié)構(gòu)以及光擴散劑；該基板由包括熱可塑性樹脂的第一樹脂材料所形成；每一個所述微結(jié)構(gòu)包括形成于該基板上的第一凸部以及遠離該基板的方向連接于該第一凸部上的第二凸部，該第一凸部也是由該第一樹脂材料所形成，并具有由該第一凸部與該第二凸部連接面所構(gòu)成的凸部界面以及位于該凸部界面上的第一頂點，該第二凸部由包括光敏樹脂的第二樹脂材料所形成，并具有與該第一凸部的凸部界面相間隔的外表面以及位于外表面上的第二頂點，定義該第二凸部的第二頂點至該第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D1’，而該第一凸部的第一頂點至該第一凸部的兩側(cè)最低點間連線的垂直距離為D2’ ；該光擴散劑添加于該第一樹脂材料與第二樹脂材料中的至少其中之一；其特征在于，D2’ /Dl'介于0. 1 0. 7， 該第二凸部的外表面至第一凸部的凸部界面間的最小垂直距離小于5 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，其特征在于，該導(dǎo)光板的厚度介于 0. 2 10毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，其特征在于，該光敏樹脂材料為紫外光硬化樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，其特征在于，所述第二凸部的形狀選自三角柱狀透鏡、弧形柱狀透鏡及菲涅耳透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，其特征在于，該熱可塑性樹脂材料選自甲基丙烯酸酯樹酯、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_苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物及聚對苯二甲酸乙二酯中的一種。
全文摘要
一種具有微結(jié)構(gòu)的光擴散板與導(dǎo)光板，包括一片基板及多個位于基板上的微結(jié)構(gòu)，每一個微結(jié)構(gòu)包括第一凸部以及遠離基板的方向鄰接于第一凸部的第二凸部，基板與第一凸部皆由熱可塑性樹脂材料所組成，該第一凸部具有突出于基板上且與第二凸部相連的凸部界面。該第二凸部由光敏樹脂材料所組成，并具有與第一凸部的凸部界面相間隔的外表面。通過控制第二凸部的外表面至第一凸部的凸部界面間的最小垂直距離小于5微米以及第一凸部與第二凸部使用不同流動性的樹脂原料，如此不但可達成高轉(zhuǎn)寫率，并降低了生產(chǎn)光擴散板與導(dǎo)光板的成本。
文檔編號G02B6/00GK102466830SQ20101062451
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者曾煒展, 王崇豪, 陳信宏 申請人:奇美實業(yè)股份有限公司