其上具有复合结构的光学片材及其制造方法

摘要

本发明公开了一种光学片材和一种形成光学片材的方法。其中，该形成光学片材的方法包含以下步骤：提供一模具，其中该模具具有一第一表面；在该模具的该第一表面上形成多个第一凹形状，以使该模具的该第一表面改变成该模具的一第二表面；在该多个第一凹形状上形成多个第二形状，以使该模具的该第二表面改变成该模具的一第三表面；使用该模具的该第三表面压印一基板上的一膜，以形成一复合结构，其中该复合结构对应于该多个第一凹形状和该多个第二形状的结合。

权利要求

1.一种形成光学片材的方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

提供一模具，其中所述模具具有第一表面；

在所述模具的所述第一表面上形成多个第一凹形状，以使所述模具的所述第一表面改变成所述模具的第二表面；

在所述多个第一凹形状上形成多个第二形状，以使所述模具的所述第二表面改变成所述模具的一第三表面，其中所述多个第一凹形状的平均尺寸大于所述多个第二形状的平均尺寸；

使用所述模具的所述第三表面压印基板上的膜以形成复合结构，其中所述复合结构对应于所述多个第一凹形状和所述多个第二形状的结合，其中所述复合结构的平均粗糙度(Ra)为0.42～0.45微米。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域，其中所述多个凸区域具有第一平均粗糙度R1且所述复合结构具有第二平均粗糙度R2，其中(R2-R1)小于0.2微米。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，具有对应的所述多个凸区域的增亮膜具第一辉度B1且具有所述复合结构的增亮膜具第二辉度B2，其中(B1-B2)/B1小于5％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域，其中所述多个凸区域具有第一雾度H1且所述复合结构具有第二雾度H2，其中H1为

6％～13％且H2为15％～22％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，具有对应的所述多个凸区域的增亮膜具第一辉度B1且具有所述复合结构的增亮膜具第二辉度B2，其中(B1-B2)/B1小于5％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述模具的所述第一表面上形成所述多个第一凹形状的步骤为使用快速工具伺服制程，且在所述多个第一凹形状上形成多个第二形状的步骤为使用喷砂制程。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基板具有光输入表面和相对于所述光输入表面的光输出表面，其中所述复合结构形成在所述光输入表面上。

8.一种形成光学片材的方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供模具，其中所述模具具有第一表面；

在所述模具的所述第一表面上形成多个第一凹形状，以将所述模具的所述第一表面改变成所述模具的第二表面，其中所述多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域，其中所述多个凸区域具有第一雾度H1；

在所述多个第一凹形状上形成多个第二形状，以将所述模具的所述第二表面改变成所述模具的第三表面，其中所述多个第一凹形状的平均尺寸大于所述多个第二形状的平均尺寸；

使用所述模具的所述第三表面压印基板上的膜以形成复合结构，其中所述复合结构对应于所述多个第一凹形状和所述多个第二形状的结合，其中所述复合结构的平均粗糙度(Ra)为0.42～0.45微米，其中所述复合结构具有第二雾度H2，其中H2/H1小于2.8。

9.一种光学片材，其特征在于，包含：

基板，具有第一表面和相对于所述第一表面的第二表面；以及

膜，具有第三表面和相对于所述第三表面的第四表面，其中所述膜的所述第三表面在所述基板的所述第一表面上且所述膜的所述第四表面包含结构，其中所述结构对应于多个第一凸形状和多个第二凸形状的结合，其中所述多个第二凸形状迭加于所述多个第一凸形状上，其中所述多个第一凸形状的平均尺寸大于所述多个第二凸形状的平均尺寸，其中所述结构的平均粗糙度(Ra)为0.42～0.45微米。

说明书

其上具有复合结构的光学片材及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光学片材，特别是其上具有复合结构的光学片材。

背景技术

[0002] 液晶显示器(LCD)的发展目标是轻、薄和高分辨率。换句话说，背光模块的亮度需要提高且背光模块的厚度需要缩小。当背光模块的组成元件从“上扩散片/上棱镜片/下棱镜片/下扩散片”变成”上棱镜片/下棱镜片/下扩散片”时，容易呈现出牛顿环。牛顿环是由于两个相邻界面之间的光干涉而产生的，且常发生在下偏光片和上棱镜片之间以及上棱镜片和下棱镜片之间。上棱镜片和下棱镜片之间的牛顿环可分成两类：由于入射背光的穿透式牛顿环和由于入射环境光的反射式牛顿环。上棱镜片的背部结构的表面配置可优化成破坏入射背光和入射环境光的干涉的形式，以消除牛顿环。

[0003] 上棱镜片的背部结构通常通过压印照光形成。有两种制造棱镜片背部结构的方法：快速工具伺服(FTS,Fast Tool Server)制程和喷砂(sandblasting)制程。

[0004] 图1A为棱镜片10的背部结构11的剖面示意图，其中棱镜片10的背部结构11为通过快速工具伺服制程而形成。通过快速工具伺服制程，棱镜片10的背部结构11的各个凸块(convex lump)12为平滑弯曲，因此辉度损失较低；然而，由于凸块12密度较小，牛顿环(特别是反射式牛顿环)无法完全消除。通过快速工具伺服制程所形成的凸块12的雾度约为10％。由于通过快速工具伺服制程所形成的凸块12较为规则，容易产生牛顿环。为了消除牛顿环，表面雾度必须增加至不小于30％；然而，雾度大大增加而辉度下降。

[0005] 图1B为棱镜片20的背部结构21的剖面示意图，其中棱镜片20的背部结构21为通过砂制程而形成。通过喷砂制程，凸块22密度较大，以具有较好的消除牛顿环的能力；然而，由于棱镜片20的背部结构21的表面较为粗糙，雾度增加而辉度大大下降

[0006] 因此，本发明提出了一种其上具有复合结构的光学片材及其制造方法，以克服上述的缺点。

发明内容

[0007] 本发明提出一种光学片材和制造光学片材的方法，其具有较佳的抗牛顿环表现(特别是消除反射式牛顿环)和较佳的辉度表现。

[0008] 在一个实施例中，本发明公开了一种形成光学片材的方法，该方法包含以下步骤：提供一模具，其中该模具具有一第一表面；在该模具的该第一表面上形成多个第一凹形状，以使该模具的该第一表面改变成该模具的一第二表面；在该多个第一凹形状上形成多个第二形状，以使该模具的该第二表面改变成该模具的一第三表面；使用该模具的该第三表面压印一基板上的一膜以形成一复合结构，其中该复合结构对应于该多个第一凹形状和该多个第二形状的结合。

[0009] 在本发明的一实施例中，该多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域，其中该多个凸区域具有一第一平均粗糙度R1且该复合结构具有一第二平均粗糙度R2，其中(R2-R1)小于0.2。

[0010] 在本发明的一实施例中，具有对应的该多个凸区域的增亮膜具一第一辉度B1且具有该复合结构的增亮膜具一第二辉度B2，其中(B1-B2)/B1小于5％。

[0011] 在本发明的一实施例中，该多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域，其中该多个凸区域具有一第一雾度H1且该复合结构具有一第二雾度H2，其中H1为6％～13％且H2为15％～22％。

[0012] 在本发明的一实施例中，具有对应的该多个凸区域的增亮膜具一第一辉度B1且具有该复合结构的增亮膜具一第二辉度B2，其中(B1-B2)/B1小于5％。

[0013] 在本发明的一实施例中，在该模具的该第一表面上形成该多个第一凹形状的步骤为使用一快速工具伺服制程，且在该多个第一凹形状上形成多个第二形状的步骤为使用一喷砂制程。

[0014] 在本发明的一实施例中，该多个第一凹形状的平均尺寸大于该多个第二形状的平均尺寸。

[0015] 在本发明的一实施例中，该基板具有一光输入表面和相对于该光输入表面的一光输出表面，其中该复合结构形成在该光输入表面上。

[0016] 在一个实施例中，本发明公开了一种形成光学片材的方法，该方法包含以下步骤：提供一模具，其中该模具具有一第一表面；在该模具的该第一表面上形成多个第一凹形状，以将该模具的该第一表面改变成该模具的一第二表面，其中该多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域，其中该多个凸区域具有一第一雾度H1；在该多个第一凹形状上形成多个第二形状，以将该模具的该第二表面改变成该模具的一第三表面；使用该模具的该第三表面压印一基板上的一膜以形成一复合结构，其中该复合结构对应于该多个第一凹形状和该多个第二形状的结合，其中该复合结构具有一第二雾度H2，其中H2/H1小于2.8。

[0017] 在一个实施例中，本发明公开了一种光学片材，该光学片材包含：。一基板，具有一第一表面和相对于该第一表面的一第二表面；以及一膜，具有一第三表面和相对于该第三表面的一第四表面，其中该膜的该第三表面在该基板的该第一表面上且该膜的该第四表面包含一结构，其中该结构对应于多个第一凸形状和多个第二凸形状的结合，其中该多个第二凸形状迭加于该多个第一凸形状上。

附图说明

[0018] 图1A为棱镜片的背部结构的剖面示意图，其中棱镜片的背部结构为通过快速工具伺服制程而形成；

[0019] 图1B为棱镜片的背部结构的剖面示意图，其中棱镜片的背部结构为通过喷砂制程而形成；

[0020] 图2A至图2C分别为本发明中第一光学片材的剖面示意图、第二光学片材的剖面示意图和第三光学片材的剖面示意图；

[0021] 图3A至图3D为本发明中用以形成光学片材的较佳制造方法；

[0022] 图4为多个第一凹形状用以形成对应的多个凸区域的示意图，其中该多个凸区域具有第一雾度H1；

[0023] 图5A至图5B为对应于多个第一凸形状和多个第二形状的结合的真实复合结构；以及

[0024] 图6说明复合结构可消除牛顿环(特别是反射式牛顿环)。

[0025] 附图标记说明：10-棱镜片；11-背部结构；12-凸块；20-棱镜片；21-背部结构；22-凸块；100A-第一光学片材；100B-第二光学片材；100C-第三光学片材；101-膜；101A-第三表面；101B-第四表面；102-复合结构；102X-第一凸形状；102Y-第二形状；103-基板；103A-第一表面；103B-第二表面；105-增亮层；106-微结构；106P-面；106Q-面；106R-棱线；106G-谷；201-模具；201A-第一表面；201B-第二表面；201C-第三表面；202X-第一凹形状；202Y-第二形状；203X-对应的凸区域；211-膜；212-复合结构；213-基板；213A-光输入表面；213B-光输出表面。

具体实施方式

[0026] 本发明的详细说明于随后描述，这里所描述的较佳实施例是作为说明和描述的用途，并非用来限定本发明的范围。

[0027] 在下面的文字脉络中，雾度为基于基板和配置在基板上的复合结构(作为光输入表面)的结合所测量的。

[0028] 图2A至图2C分别为本发明中第一光学片材100A的剖面示意图、第二光学片材100B的剖面示意图和第三光学片材100C的剖面示意图。光学片材100A、100B、100C包含基板103和膜101。基板103(例如PET基板)具有第一表面103A和相对于第一表面103A的第二表面103B。基板103可为单一(unitary)(或同质(homogeneous))基板。膜101具有第三表面101A和相对于第三表面101A的第四表面101B，其中膜101的第三表面101A在基板103的第一表面
103A上且膜101的第四表面101B包含复合结构102，其中复合结构102对应于多个第一凸形状102X和多个第二形状102Y的结合，其中该多个第二形状102Y迭加于该多个第一凸形状
102X上。较佳的，膜101可为单一(或同质)膜。第一凸形状102X的平均尺寸大于第二形状
102Y的平均尺寸。第二形状102Y的密度大于第一凸形状102X的密度。在一个实施例中，膜
101的第四表面101B包含复合结构102，其中复合结构102对应于多个第一凸形状102X和多个第二凸或凹形状102Y的结合，其中该多个第二凸形状或凹形状102Y(较佳为第二凸形状
102Y)迭加于该多个第一凸形状102X上。在较佳实施例中，膜101的第四表面101B包含复合结构102，其中复合结构102对应于多个第一透镜(lenticular)形状102X和多个第二凸或凹形状102Y的结合，其中该多个第二凸形状或凹形状102Y(较佳为第二凸形状102Y)迭加于该多个第一透镜形状102X上。较佳的，各个第一透镜形状102X在基板103的第一表面103A的投影为椭圆形。为了增加扩散面积，相邻的第一凸或透镜形状102X重迭而在其之间并不具有间隔(space)。在一个实施例中，复合结构102的平均粗糙度(Ra)为0.2～0.8微米、0.3～0.8微米、0.40～0.48微米、0.42～0.45微米或0.425～0.44微米，且复合结构102的雾度为15％～29％、15％～25％、13％～23％或17％～20％。本发明中的复合结构102具有平均粗糙度(Ra)范围和雾度范围的较佳化组合，因而具有较佳的抗牛顿环表现(见下面表1)。各个第二形状102Y相对于对应的第一凸形状102X凸出或凹入(在第一光学片材100A中，各个第二形状102Y相对于对应的第一凸形状102X凸出；在第二光学片材100B中，各个第二形状102Y相对于对应的第一凸形状102X凹入；在第三光学片材100C中，一部分的第二形状102Y相对于对应的第一凸形状102X凸出，且另一部分的第二形状102Y相对于对应的第一凸形状102X凹入)；然而，本发明并不局限于此案例，举例来说，第二形状102Y相对于对应的第一凸形状
102X粗糙化或结构化(例如凹痕、线、裂缝、刻纹和突起)以增加扩散效果。各个第一凸形状
102X具有较大的平滑表面积(即第一凸形状102X的密度较小)，以通过第二形状102Y轻微地迭加/修饰破坏第一凸形状102X的规则性，但对应于第一凸形状102X和第二形状102Y结合的复合结构102不会明显散射光。此外，虽然由于第二形状102Y轻微迭加/修饰所造成轻微增加的平均粗糙度(Ra)增加复合结构102的雾度，但复合结构102的雾度够低足以消除反射式牛顿环且辉度损失较小。基板103具有光输入表面103A和相对于光输入表面103A的光输出表面103B，其中复合结构102形成在该光输入表面103A上。复合结构102具有在其内的多个粒子。在光学片材100A、100B、100C的一个实施例中，相对于对应的第一凸形状102X凸出的各个第二形状102Y可通过对应的粒子(例如在单一或同质膜101的粒子)相对于对应的第一凸形状102X突起而形成。

[0029] 光学片材100A、100B、100C可进一步包含配置在基板103的第二表面103B上的增亮层105(即本发明中的光学片材100A、100B、100C可以为增亮膜)。增亮层105可包含多个微结构106(例如棱镜或微透镜(microlens)，较佳来说，各个微结构为棱镜)。举例来说，增亮层105包含实质上沿第一方向延伸的多个棱镜106。第一方向可为棱镜106的长度方向，较佳的，垂直于棱镜106的宽度方向(例如截面方向)。棱镜106可具有线性长度、弯曲(meandering)长度或波形长度。各个棱镜106的相对面(facet)106P、106Q相交以形成棱镜
106的棱线(ridge、peak或apex)106R。相邻棱镜106的相对面相交以形成棱镜的谷(groove或valley)106G。棱镜106的棱线106R的高度可沿着第一方向变化。较佳的，由棱镜106的相对面106P、106Q所定义的两面角(dihedral angle)在整个棱镜106上为一定值。

[0030] 图3A至图3D分别为本发明中用以形成光学片材100A、100B、100C的较佳制造方法。然而，本发明并不局限于此案例。相较于单一模具切割(mold-cutting)制程，本发明采取两个不同的模具切割制程以形成具有较佳抗牛顿环表现和较佳辉度的复合结构102。为了方便解释，仅说明形成光学片材100A的较佳制造方法。

[0031] 模具切割制程I

[0032] 首先，提供具有第一表面201A的模具201(见图3A)。在模具201的第一表面201A上形成多个第一凹形状202X，以使模具201的第一表面201A改变成模具201的第二表面201B(见图3B)。较佳来说，坚硬工具可用来刺穿模具201的第一表面201A，以在模具201的第一表面201A上形成多个第一凹形状202X(较佳的，模具201为用于快速工具伺服(FTS,Fast Tool Server)制程的滚轮)。坚硬工具可为具有平滑弯曲形状的刀具使得各个第一凹形状202X具有平滑弯曲形状(较佳为完全平滑弯曲形状)。较佳的，坚硬工具的前端具有圆弧状。

[0033] 多个第一凹形状202X用以形成对应的多个凸区域203X，其中该多个凸区域203X具有第一雾度H1(见图4)。第一雾度H1为6％～13％。实际上，对应的凸区域203X在本发明中可不形成/压印形成而仅仅是用于评估第一雾度H1的结构。各个对应的凸区域203X为块状，以用于二维的光扩散。各个对应的块状凸区域203X具有平滑弯曲的表面(较佳为完全平滑弯曲的表面)；较佳的，各个对应的凸区域203X为一透镜(lenticular lens)。各个透镜为椭圆状且在坚硬工具的切割方向上具有最大的尺寸。相邻的凸区域或透镜203具有在其之间的间隔；然而，为了增加扩散面积，较佳为相邻的凸区域或透镜203重迭而在其之间并不具有间隔。对应的凸区域203X的平均粗糙度(Ra)为0.2～0.7微米。在一个实施例中，对应的凸区域203X的平均粗糙度(Ra)为0.25～0.6微米。在较佳实施例中，对应的凸区域203X的平均粗糙度(Ra)为0.3～0.5微米。

[0034] 模具切割制程II

[0035] 在该多个第一凹形状202X上形成多个第二形状202Y，以将模具201的第二表面201B改变成模具201的第三表面201C(见图3C)。施加喷砂(sandblasting)制程以在该多个第一凹形状202X上形成多个第二形状202Y以将模具201的第二表面201B改变成模具201的第三表面201C；然而，本发明并不局限于此案例，例如沉积制程。第一凹形状202X的平均尺寸大于第二形状202Y的平均尺寸。第二形状202Y的密度大于第一凹形状202X的密度。各个第二形状202Y相对于模具201的第二表面201B凸出或凹入；然而，本发明并不局限于此案例，举例来说，第二形状202Y相对于对应的第一凹形状202X粗糙化或结构化(例如凹痕、线、裂缝、刻纹和突起)以增加扩散效果。

[0036] 使用模具201的第三表面201C压印基板213上的膜211以形成复合结构212，其中复合结构212对应于该多个第一凹形状202X和该多个第二形状202Y的结合(见图3D)，其中复合结构212具有第二雾度H2。基板213具有光输入表面213A和相对于光输入表面213A的光输出表面213B，其中复合结构212形成在光输入表面213A上。在本发明中，模具切割制程I(较佳为快速工具伺服制程)用来形成具有多个第一凹形状202X的模具201的第二表面201B(较佳的，对应的凸区域203X的第一平均粗糙度(Ra)R1为0.2～0.7微米、0.25～0.6微米或0.3～0.5微米且第一雾度H1为6％～13％)，以及模具切割制程II(较佳为喷砂制程)用来轻微修饰第一凹形状202X。模具201的第二表面201B的各个第一凹形状202X具有较大的平滑表面积(即第一凹形状202X的密度较小)，以通过第二形状202Y轻微地修饰破坏第一凹形状202X的规则性，但对应于第一凹形状202X和第二形状202Y结合的复合结构212不会明显散射光。此外，虽然由于第二形状102Y轻微修饰所造成轻微增加的平均粗糙度(Ra)增加复合结构212的雾度(从第一雾度H1到第二雾度H2)，但H2/H1够低(例如小于2.8)足以消除反射式牛顿环且辉度损失较小(例如辉度损失小于5％、4％、3％、2％或1％)或H2够低(相较于由单一模具切割制程所形成的结构)足以消除反射式牛顿环且辉度损失较小(例如辉度损失小于5％、4％、3％、2％或1％)。在一个实施例中，H2/H1小于2.5。在一个实施例中，H2/H1小于2.25。在较佳实施例中，H2/H1小于2。另外，虽然通过第二形状202Y轻微地修饰增加复合结构212的平均粗糙度(Ra)(从第一平均粗糙度(Ra)R1到第二平均粗糙度(Ra)R2)，但(R2-R1)够低(例如小于0.2)足以消除反射式牛顿环且辉度损失较小(例如辉度损失小于5％、
4％、3％、2％或1％)。在一个实施例中，(R2-R1)小于0.15。在一个实施例中，(R2-R1)小于
0.1。在较佳实施例中，(R2-R1)小于0.07。复合结构102的第二平均粗糙度(Ra)R2为0.3～
0.8微米或0.40～0.48微米，较佳为0.42～0.45微米，更佳为0.425～0.44微米。第二雾度H2为15％～25％，较佳为13％～23％，更佳为17％～20％。通过本发明所形成的复合结构212具有平均粗糙度(Ra)范围和雾度范围的较佳化组合，此较佳化组合的特征不同于通过单一模具切割制程所形成的结构而具有较佳抗牛顿环表现(见下面表1)。图5A至图5B说明对应于多个第一凸形状和多个第二形状的结合的真实复合结构。图6说明复合结构可消除牛顿环(特别是反射式牛顿环)。

[0037] 实验

[0038] 由不同制程所形成的压印膜的光学测量结果列于表1。样品1～2的压印膜仅由快速工具伺服制程形成。样品3～4的压印膜仅由喷砂制程形成。样品5-7的压印膜211/复合结构212由本发明制程形成。

[0039] 表1

[0040]

[0041] 从表1：对于仅由喷砂制程所形成的样品3～4的压印膜，增加平均粗糙度(Ra)可消除穿透式牛顿环和反射式牛顿环，但辉度从98％大大下降至93％；对于仅由快速工具伺服制程所形成的样品1～2的压印膜，增加平均粗糙度(Ra)或雾度可消除穿透式牛顿环且轻微降低辉度，但反射式牛顿环产生。通过本发明，样品5-7的压印膜211/复合结构212同时具有抗牛顿环和辉度的较佳表现。详细来说，在施加模具切割制程I(较佳为快速工具伺服制程)后，模具切割制程II(较佳为喷砂制程)用来轻微修饰第一凹形状202X使得压印膜211/复合结构212(对应于第一凹形状202X和第二形状202Y的组合)的平均粗糙度(Ra)修饰为0.40～0.48微米，较佳为0.42～0.45微米(对应的雾度为13％～23％)，更佳为0.425～0.44微米，以同时具有抗牛顿环和辉度的较佳表现。

[0042] 虽然本发明以前述较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰。虽然在上述描述说明中并无完全揭露这些可能的更动与替代，本案的权利要求实质上已经涵盖所有这些态样。