CN103913794B - 具有微结构的光学板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有微结构的光学板。一种具有微结构的光学板，包含基板，该基板包括出光面、相反于该出光面的背面，及连接该出光面及该背面的一侧的侧面，该出光面形成有多条平行延伸的微结构，其中，每一条平行延伸的微结构的垂直截面形状具有彼此间隔的第一凸部及第二凸部，及连接该第一凸部与该第二凸部的凹部。本发明具有微结构的光学板透过每一微结构的第一、二凸部，及形成于第一、二凸部之间的凹部，而可提升出光角度及混光程度。

Description

具有微结构的光学板
技术领域
本发明涉及光学板，特别涉及一种具有微结构的光学板。
背景技术
参阅图1，光学板主要的用途为改变及导引光线的行进方向，目前的光学板1，包括基面11，及多个形成于该基面的微结构12。
所述微结构12彼此平行相邻，且每一微结构12包括一个凸部121，该凸部121的截面积往远离该基面11的方向渐减，且该凸部121的侧剖视示意图可为三角形或圆弧形。举例来说，所述微结构12的凸部121可为三角形等。
该光学板1在背光模块(图未示出)中为光导引媒介，当应用于侧光式(EdgeType)背光模块时可导引光线方向，并提高面板的光均匀度。该背光模块主要是将光源(例如多个LED灯)设置于该基面11的侧面进入该光学板，并于该光学板1中不断地反射，最后光线经所述微结构12折射而往该基面11的方向出光至外界。但因该光源从该基面11的侧面进入该光学板时，在该光源的相邻的二个LED灯的光线照射交会处会有较暗的区域即热点(hotspot)的问题。
由于光学板1的用途为引导光线顺利出光至外界，而为光均匀度的主要控制因素之一，所述微结构12的态样即影响着光均匀度，有鉴于此，本申请发明人遂投注心力不断潜心研究，而终有创新并极富产业价值的本发明产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学板，该光学板的特殊微结构的构造，可导引光线进而有效提升光均匀度。
于是，本发明光学板，包含基板。
该基板包括出光面、相反于该出光面的背面，及连接该出光面及该背面的一侧的侧面，该出光面形成有多条平行延伸的微结构。
其中，每一条平行延伸的微结构的垂直截面具有彼此间隔的第一凸部及第二凸部，及连接该第一凸部与该第二凸部的凹部。
较佳地，所述光学板的任两条相邻微结构的垂直截面间有一谷底，定义连接任两相邻谷底的连接线为基准线，该凹部的最低处不低于该基准线。
较佳地，所述光学板的任两相邻谷底间的距离为该微结构的宽度P，界定该微结构的第一凸部的第一顶点至该基准线的垂直距离D1，界定该微结构的第二凸部的第二顶点至该基准线的垂直距离D2，选择D1及D2其中较大者为该微结构的高度H，H的范围为10-25μm，且每一微结构的H/P的范围为0.1-0.5。
较佳地，所述光学板的该微结构的高度H范围为13-24μm，且每一微结构的H/P的范围为0.2-0.4。
较佳地，界定每一微结构211的凹部214至该基准线S的最小距离为D3，每一微结构的D3的范围为16μm<D3<24μm。
较佳地，所述光学板的每一微结构的D3的范围为18μm<D3<22μm。
较佳地，所述光学板的每一微结构的第一顶点与该第二顶点间的距离为间距L，且1.0μm<L<40μm。
较佳地，所述光学板的该间距L的范围为3.0μm<L<35μm。
较佳地，所述光学板的该基板还包括支持层，及形成于该支持层的顶面的赋形层。
较佳地，所述光学板的该赋形层的厚度为50μm～200μm，该支持层的厚度为0.45mm～5mm。
较佳地，所述光学板的该基板的厚度为0.51mm～5.225mm。
较佳地，所述光学板的每一微结构的该第一凸部与该第二凸部分别具有至少一弧形表面。
较佳地，所述光学板的每一微结构的该第一凸部的邻近该第二凸部的表面为弧形表面，且每一微结构的该第二凸部邻近该第一凸部的表面为弧形表面。
本发明的有益效果在于：有效地提升所述微结构间的光线的混光程度，并可降低该基板的热点问题。
附图说明
图式说明本发明的较佳实施例。
图1是剖视示意图，说明一般的光学板；
图2是剖视示意图，说明本发明具有微结构的光学板的第一较佳实施例；
图3是立体图，说明本发明具有微结构的光学板的第一较佳实施例；
图4是流程图，说明该第一较佳实施例的制作方法；
图5是剖视示意图，说明本发明具有微结构的光学板的第二较佳实施例。
具体实施方式
参阅图2、图3，本发明具有微结构的光学板的第一较佳实施例包含基板2。
该基板2包括出光面21、相反于该出光面21的背面22，及连接该出光面21及该背面22的一侧的侧面23，该出光面21形成有多条平行延伸的微结构211，且该所述微结构211同向延伸。
其中，每一条平行延伸的微结构211的垂直截面具有彼此间隔的第一凸部212及第二凸部213，及连接该第一凸部212与该第二凸部213的凹部214，其中，每一微结构211的垂直截面指的是垂直所述微结构的延伸方向。
所述微结构彼此相邻，其中，任两条相邻的微结构211的垂直截面间有一谷底24，当定义连接任两相邻谷底24的连接线为基准线S时，该凹部214的最低处217不低于该基准线S，且每一条微结构22的第一凸部212的截面积自邻近而远离该基准线S的方向渐缩，该微结构211的第二凸部213的截面积亦自邻近而远离该基准线S的方向渐缩；也就是说，每一微结构211的侧剖视之形状类似中央凹陷的火山形。该第一凸部212与该第二凸部213分别具有至少一弧形表面，较佳的是该第一凸部212邻近该第二凸部213的表面(218)为弧形表面，而该第二凸部213邻近该第一凸部212的表面(219)亦为弧形表面。
除此之外，当定义连接任两相邻谷底的连接线为该基准线S时，任两相邻谷底24间的距离为该微结构211的宽度P，并可界定该微结构211的第一凸部212的第一顶点215至该基准线S的垂直距离为D1，该微结构211的第二凸部213的第二顶点216至该基准线S的垂直距离为D2，且选择D1与D2中较大者为该微结构211的高度H(在图式中，是以D1为例作说明)，则H的范围为10-25μm，且H/P的范围为0.1-0.5。
当光源照射该基板2的侧面23时，光线于该基板2的出光面21与该背面22之间不断地反射，最后透过所述微结构211的折射行进至该出光面21而向外发光。
该第一较佳实施例通过所述微结构211的第一、二凸部212、213所形成的折射面，及所述第一、二凸部212、213之间的凹部214形成的折射面，而供光行进至所述微结构211时可产生较目前每个微结构211仅具有一个凸部的光学板(如图1)具有更多种不同的光折射角度，进而增加每一微结构211的出光角度及光行进至外界的机率，并再透过每一微结构211所提升的出光角度，增加相邻微结构211间的混光程度，及该第一较佳实施例整体的光均匀度。除此之外，由于增加经所述微结构211的光行进至外界的机率，所以，还可降低该侧面23(也就是光源测)的热点(hotspot)问题。更详细地说，上述出光角度系指光源照射每一微结构211从该出光面21而向外发光的光线中最左侧及最右侧光线所形成的角度θ。而所称的热点(hotspot)问题是由于例如一个具有相邻的两个LED灯(图未示出)的光源从该基板2的侧面23照射时，在相邻的两个LED灯的光线照射交会处形成的较暗的区域即为热点；该较佳实施例通过提升光源照射的出光角度增加混光程度，进而解决热点问题。
较佳地，每一微结构211的H/P的范围为0.2-0.4时，或该微结构211的高度H的范围为13-24μm，可有较佳的出光角度。当每一微结构211的H/P及高度H的范围介于上述范围时，该微结构的出光角度佳，可解决热点(hotspot)问题。
较佳地，当界定每一微结构211的凹部214至该基准线S的最小距离为D3时，每一微结构211的D3的范围为16μm<D3<24μm，此时该微结构的出光角度较佳；更佳地，每一微结构211的D3的范围为为18μm<D3<22μm。
更佳地，每一微结构211的第一凸部212的第一顶点215与该第二凸部213的第二顶点216之间的距离定义为间距L，且1.0μm<L<40μm，此时该微结构211的出光角度较佳；更精确地，间距L的范围为3.0μm<L<35μm。
特别的是，该基板2还包括支持层25，及形成于该支持层25的顶面251的赋形层26，也就是该赋形层26位于该支持层25的顶面；该赋形层26位于与该微结构211下方，并与该微结构211相连接，即依序为该微结构211、该赋形层26及该支持层25形成的积层(laminate)。在该较佳实施例中，该微结构211、该支持层25与该赋形层26相配合而共同构成该基板2，该赋形层26的厚度为50μm～200μm，该支持层25的厚度为0.45mm～5mm，该基板2的厚度为0.51～5.225mm；该赋形层26的厚度为该基准线S到该顶面251的垂直距离；该支持层25的厚度为该顶面251到该基板2的背面22的垂直距离；该基板2的厚度为该第一顶点215与该第二顶点216之间的较高者到该基板2的背面22的垂直距离。
其中，该支持层25由第二树脂材料构成，该赋形层26由第一树脂材料构成。该微结构211可直接成型于赋形层26的表面，也就是说，该微结构211与该赋形层26一体成型。该第一树脂材料为热可塑性树脂，又以具有透明性质的热可塑性树脂为佳，且该第一树脂材料选自(甲基)丙烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯等，及前述的组合。
该第二树脂材料亦为热可塑性树脂，且以具有透明性质的热可塑性树脂为佳，该第二树脂材料选自(甲基)丙烯酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合物、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯等，及前述的组合。
上述所谓的(甲基)丙烯酸酯树脂可为丙烯酸酯系树脂或甲基丙烯酸酯系树脂，是由甲基丙烯酸酯系单体和/或丙烯酸酯系单体所形成的聚合物，例如聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacerylate，简称PMMA），上述丙烯酸酯系单体及甲基丙烯酸酯系单体，包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、正-丙烯酸丁酯，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯等单体，其中以甲基丙烯酸甲酯单体及丙烯酸甲酯单体为佳。
该第一树脂材料与该第二树脂材料的成分可彼此相同亦可不同，当该第一树脂材料与该第二树脂材料的成分相同，例如皆为(甲基)丙烯酸酯树脂时，以分子量控制该树脂材料的链长，进而控制该树脂材料的软化点。
参阅图2、图4，值得一提的是，该具有微结构的光学板计有多种制作方法，以下简述其中一种该第一较佳实施例具有微结构的光学板的制作方法，主要包含树脂共挤步骤31，及微结构成型步骤32。
首先，进行该树脂共挤步骤31，先以聚苯乙烯树脂作为该第一树脂材料，接着，再另取分子量异于构成该第一树脂材料的聚苯乙烯树脂作为第二树脂材料，将该第一树脂材料配合加温加压后挤出，类似地，将该第二树脂材料配合加温加压后挤出；接着，再将挤出后的该第一、二树脂材料再经挤出装置的模头共同挤出形成积层。
再来，进行该微结构成型步骤32，将该积层通过成型结构而成为该光学板。以形成该第一较佳实施例的光学板的成型结构为例，主要由转写滚轮及二个背压滚轮所组成，该转写滚轮于其轮面形成可转写出该光学板的所述微结构的转写结构，也就是该转写结构与光学板的微结构为互补的关系。若该转写滚轮与所述背压滚轮以直线排列，该转写滚轮设置于两侧或中间皆可。
当该转写滚轮的转写结构为凹槽时，该光学板的微结构将形成凸柱。当该积层通过该转写滚轮与该背压滚轮间时，通过该转写滚轮与该背压滚轮对该积层形成相对辊压，使得该第一树脂材料被挤压进入该转写滚轮的转写结构，进而该第一树脂材料形成互补于该转写结构的该微结构211及该赋形层26，该第二树脂材料成型为该支持层25，即得到该具有微结构的光学板。
参阅表1，为本发明的实施例与比较例的实验结果，表中的“出光角度”是以GTOOLS软件仿真LED光源照射该微结构光学板，从该出光面21而向外发光的光线中最左及最右光线所形成的角度的方式量测出光角度而得。
【表1】
其中，比较例1即为图1所示的一般微结构光学板，每一条平行延伸的微结构的垂直截面形状包括一个圆弧形状的凸部12；实施例1-3为图2所示之本发明具有微结构光学板，每一条平行延伸的微结构的垂直截面形状包括彼此间隔的第一凸部及第二凸部，及连接该第一凸部与该第二凸部的凹部(外高内低)。
实施例1-3的本发明具有微结构的光学板制造方法是在树脂共挤步骤31中，先将该第一树脂材料经挤出机挤出，再将该第二树脂材料经另一挤出机挤出；接着，再将挤出后的所述第一树脂材料及该第二树脂材料再经挤出装置的模头共同挤出成叠置的积层。之后进行该微结构成型步骤32时可通过该转写滚轮与该背压滚轮对该积层形成相对辊压，使得该第一树脂材料的表面被挤压进入该转写滚轮的转写结构，进而提升该微结构的转写率。
由表1结果可知，实施例1～3每一微结构特殊构造并配合较佳的微结构高度H、宽度P及高度/宽度比H/P的范围，实施例1～3的每一微结构的出光角度较比较例1的出光角度大，而可供光学板整体具备良好的混光程度。反观比较例1每一微结构，其经光源照射后出光角度较小，无法如同实施例1-3得到较佳的出光角度，混光程度不佳。
参阅图3、图5，为本发明具有微结构的光学板的第二较佳实施例，该第二较佳实施例与该第一较佳实施例相似，其不同处在于该第二较佳实施例的基板2包括多层叠置的支持层25，且该赋形层26形成于最顶层的支持层25的表面，且同向叠置于该支持层25上。
其中，最邻近该赋形层26的支持层25由第二树脂材料构成，该赋形层26由第一树脂材料所构成。
配合参阅图4，再者，该第二较佳实施例制作方法与该第一较佳实施例的制作方法类似，其不同处在于在该树脂共挤步骤31中，先分别挤出1个第一树脂材料，及多个第二树脂材料；接着，再将挤出后的所述第一树脂材料及该第二树脂材料再经挤出装置的挤头共同挤出叠置的多层支持层25及一层赋形层26。
综上所述，本发明光学板的每一微结构211具有第一、二凸部212、213，及形成于第一、二凸部212、213之间的凹部214，而可大幅增加出光角度，进而提升光学板整体的混光程度，确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种具有微结构的光学板，其特征在于，包含：基板，该基板包括出光面、相反于该出光面的背面，及连接该出光面及该背面的一侧的侧面，该出光面形成有多条平行延伸且彼此相邻的微结构；其中，每一条平行延伸的微结构的垂直截面具有彼此间隔的第一凸部及第二凸部，及连接该第一凸部与该第二凸部的凹部，任两条相邻微结构的垂直截面间有一谷底，定义连接任两相邻谷底的连接线为基准线，该凹部的最低处高于该基准线，每一个凹部的表面为一个朝该基准线凹陷的弧面，每一个微结构的该第一凸部邻近次一微结构的该第二凸部的表面为一个朝该基准线凹陷的弧面，每一个微结构的该第二凸部邻近次一微结构的该第一凸部的表面为一个朝该基准线凹陷的弧面。
2.根据权利要求1所述的具有微结构的光学板，其特征在于，任两相邻谷底间的距离为该微结构的宽度P，界定该微结构的第一凸部的第一顶点至该基准线的垂直距离D1，界定该微结构的第二凸部的第二顶点至该基准线的垂直距离D2，选择D1及D2其中较大者为该微结构的高度H，H的范围为10-25μm，且每一微结构的H/P的范围为0.1-0.5。
3.根据权利要求2所述的具有微结构的光学板，其特征在于，该微结构的高度H范围为13-24μm，且每一微结构的H/P的范围为0.2-0.4。
4.根据权利要求1所述的具有微结构的光学板，其特征在于，界定每一微结构的凹部至该基准线的最小距离为D3，每一微结构的D3的范围为16μm<D3<24μm。
5.根据权利要求4所述的具有微结构的光学板，其特征在于，每一微结构的D3的范围为18μm<D3<22μm。
6.根据权利要求2所述的具有微结构的光学板，其特征在于，每一微结构的第一顶点与该第二顶点间的距离为间距L，且1.0μm<L<40μm。
7.根据权利要求6所述的具有微结构的光学板，其特征在于，该间距L的范围为3.0μm<L<35μm。
8.根据权利要求1所述的具有微结构的光学板，其特征在于，该基板还包括支持层，及形成于该支持层的顶面的赋形层。
9.根据权利要求8所述的具有微结构的光学板，其特征在于，该赋形层的厚度为50μm～200μm，该支持层的厚度为0.45mm～5mm。
10.根据权利要求8所述的具有微结构的光学板，其特征在于，该基板的厚度为0.51mm～5.225mm。
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