TWI448379B - The manufacturing method of the optical plate - Google Patents

Description

光學板的製造方法

本發明是有關於一種光學板的製造方法，特別是指一種具有平坦化表面披覆層的光學板，以及一種具有高轉寫率表面微結構的光學板製造方法。

參閱圖1，以往光學板9的製造技術中，會先準備一基材91，並在基材91上塗佈以一可硬化樹脂92，所述可硬化樹脂92例如：因熱烘烤而硬化的熱硬化樹脂，或照光而硬化的光敏樹脂。前述製造技術讓基材91經過輥輪(圖未示)滾壓後同時使可硬化樹脂92充分塗佈整平於基材91上，最後，再經加熱或照光使可硬化樹脂92硬化結合於基材91上。然而，以往技術所遭遇的問題之一在於，基材91製作完成後，其待塗佈面911往往並非完全地平整，此不平整的待塗佈面911乃導致下述現象，即當基材91上塗佈可硬化樹脂92並經輥輪滾壓後，所述可硬化樹脂92也並非是均勻地塗佈並整平於基材91上，因此，若可硬化樹脂92是用來使基材91具備抗刮傷的硬質塗層時，便會有局部區域是不受到硬質塗層的保護，或是因塗層不平整，而使基材91的抗刮強度不一致。

參閱圖2，另一種以往技術的延伸，是將前述製程中的輥輪置換為其輪面具有微結構圖案，使基材91經滾壓後可將輪面的微結構圖案轉印至可硬化樹脂92上，然而，所遭遇的問題仍在於，當基材91的待塗佈面911為凹凸狀時，經轉寫且硬化後的可硬化樹脂92所形成的微結構面921可能也就隨著基材91其不平整的待塗佈面911而呈現凹凸狀，或者，基材91之局部待塗佈面911無法轉寫形成微結構，甚或微結構轉寫率高低不一致，因此，對於光學板所希望達到的光學效果往往造成不好的影響。

因此，本發明之一目的，即在提供第一種光學板的製造方法，所述光學板包含一基材，以及一結合於基材上的披覆層，該製造方法包含：一塗佈步驟：以逆塗佈方式使該基材上披覆一光敏樹脂形成該披覆層；一平坦化步驟：使用一平坦化設備將上述披覆層表面平坦化；及一光照成型步驟：使上述披覆層受一光照設備照光而硬化結合於該基材上。

所述平坦化步驟中較佳者，由該平坦化設備提供一壓合膜材，經由一壓膜滾輪的滾壓後，該壓合膜材壓覆於披覆層上，而該光照成型步驟使壓覆有壓合膜材的披覆層受光照而硬化，所述製造方法還包含一個使壓合膜材脫離披覆層的移膜步驟。

本發明第一種光學板的製造方法，較佳地還可以包含一個在該光學板之披覆層上貼覆一保護膜的貼膜步驟，該貼膜步驟在披覆層受到光照射而產生硬化且壓合膜材已完全剝離之後，其目的在保護光學板的披覆層表面以避免受到損壞。

本發明之另一目的，即在提供第二種光學板的製造方法，該光學板包含一基材，以及一結合於基材上的表面微結構，上述光學板的製造方法包含：一塗佈步驟：以逆塗佈方式使該基材上披覆一光敏樹脂形成的一光敏樹脂層；一微結構成型步驟：使用一微結構成型設備將上述光敏樹脂層轉寫成該表面微結構；及一光照成型步驟，使該表面微結構受光照設備照光而硬化結合於該基材上。

本發明的第二種光學板的製造方法與前述第一種光學板的製造方法大致相同，不同處在於：所述表面微結構的成型方式是經由該微結構成型步驟中，使用該微結構成型設備將經過該塗佈步驟後披覆於基材上的光敏樹脂層轉寫成表面微結構。而該微結構成型步驟中較佳者，由該微結構成型設備提供一表面具轉寫微結構膜材初步壓合於光敏樹脂層，並經由一壓膜滾輪的滾壓後，該表面具轉寫微結構膜材密實平貼於光敏樹脂層上，同時該光照成型步驟使壓覆有表面具轉寫微結構膜材的光敏樹脂層受光照而硬化。

本發明之功效在於：以逆塗佈(Reverse coating)方式在基材上塗佈光敏樹脂形成披覆層，並配合平坦化步驟中，經滾壓動作使該膜材密實壓覆於披覆層上，接續，該披覆層在平坦化設備平整地壓覆下同時受光照而硬化成型以達到平坦化之目的。另外，若是搭配該微結構成型步驟中，使用微結構成型設備將上述光敏樹脂層轉寫成該表面微結構，並同時使該表面微結構受光照而產生硬化，便可將微結構充分轉寫於光學板的光敏樹脂層上，因此，本發明可分別達到製作具有平坦化披覆層的光學板或具高微結構轉寫率的光學板之兩種目的。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之兩個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3、4、5，本發明光學板的製造方法之第一較佳實施例是借由一披覆層輔助成型裝置1以製作出具備不同功效的光學板10的製造方法，其中，依據所塗佈的披覆層成份，可以提供例如：抗刮傷的硬化塗層、抗反射塗層、抗靜電塗層或抗炫目塗層等等不同用途。要注意的是，本發明的製造方法結合該成型裝置1可以連續性或批次的模式輸送數個光學板10並實現披覆層12的製作，在以下的實施例中，主要是以一個光學板10來說明。

定義一個由上游指向下游的產線輸送方向2(以圖3所示的方向為基準)，其中，左側為上游處，右側為下游處。所述披覆層輔助成型裝置1用以傳送一基材11沿著該產線輸送方向2前進，並包含：一塗佈設備3、一平坦化設備4、一光照設備5、一移膜設備6、一保護膜貼設備7，以及一輸送設備8。所述光學板10包含一基材11，以及一結合於基材11上的披覆層12。而該披覆層12具有一遠離該基材11之上表面121。

本發明的塗佈步驟包括以逆塗佈方式使該基材11上披覆一光敏樹脂33形成該披覆層12；其較佳使用該塗佈設備3來達成目的，上述塗佈設備3使用包括彼此上下相鄰的一塗膠壓制滾輪35、一塗膠滾輪31、一帶動滾輪34，以及一內裝有光敏樹脂33的披覆層原料瓶32。本發明之逆塗佈方式係指塗膠滾輪31的轉動方向與基材11的移動方向相反；即該光敏樹脂33由披覆層原料瓶32中經塗膠滾輪31及塗膠壓制滾輪35之間逐漸往下流動且伏貼於所述塗膠滾輪31的輪面上，並與基材11相接觸而塗佈於該基材11的表面上而形成該披覆層12，此時該披覆層12的表面係為一未經平坦的凹凸面121。該基材11從塗膠滾輪31及帶動滾輪34間進入，而為了輔助基材11的移動，可在基材11的兩側設置移動滾輪(圖未示)使基材11順利往產線輸送方向2移動。上述表面具有未經平坦披覆層12的基材11進入下個平坦化步驟。

本發明的平坦化設備4鄰近於塗佈設備3的下游端，較佳地包括彼此相鄰且上下間隔的一壓膜滾輪41與一支撐滾輪42、一捲繞於一第一捲軸47上且具有一壓合面441的膜材44，以及一設置介於壓膜滾輪41與第一捲軸47之間的引取滾輪43。該壓合膜材44沿著第一捲軸47被拉出後朝向壓膜滾輪41的方向傳送。當壓合膜材44通過壓膜滾輪41時是覆貼於壓膜滾輪41的輪面上，並且其壓合面441朝向下方的支撐滾輪42。

參閱圖8，本發明的平坦化設備4亦可為紅外線(IR)加熱器48，上述塗佈於該基材11表面上的披覆層12經紅外線(IR)加熱器48加熱，使得該未經平坦的凹凸面121的披覆層12因加熱產生流動而可平坦披覆層12的凹凸面121，因而達成本發明平坦化的目的。

該光照設備5位於平坦化設備4的下游端，並包括數個沿著產線輸送方向2配置，並可發出紫外光的紫外光燈51。

該移膜設備6位於光照設備5的下游端，包括相鄰排列的一移膜滾輪61與一壓制滾輪62、一個位於該移膜滾輪61下游處並將該壓合膜材44捲繞回收的第二捲軸63，以及一介於移膜滾輪61與第二捲軸63之間的引導滾輪64。

該保護膜貼設備7包括一保護膜71，以及兩個相鄰且上下成對的出料滾輪72。所述出料滾輪72使該披覆層12的表面貼合有保護膜71後離開。

該輸送設備8，包括數個沿著產線輸送方向2設置的輸送平台81，所述輸送平台81皆以等速度的模式運作。

本發明光學板的製造方法的第一較佳實施例，包含以下步驟：塗佈步驟82：將該基材11置放於上游處之輸送平台81並被帶動移往下游端的塗佈設備3，上述基材11較佳由熱可塑性樹脂所形成，熱可塑性樹脂的具体例：(甲基)丙烯酸酯樹酯(例如：甲基丙烯酸甲酯樹酯)、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、聚對苯二甲酸乙二酯。而基材11的厚度在0.2~5毫米之間。所述塗膠滾輪31在轉動時，其平行於基材11的切線方向是與該產線輸送方向2相反，亦即，基材11是以一種逆塗佈的方式通過塗膠滾輪31，當基材11通過塗膠滾輪31時，所述伏貼於塗膠滾輪31輪面上的光敏樹脂33可緩慢並均勻地逐漸塗佈於基材11上，並且光敏樹脂33不會擠在塗膠滾輪31輪面及基材11的接觸入口上。當基材11由塗佈設備3的塗膠滾輪31通過後，光敏樹脂33會以較平整的態樣流佈於基材11上，以利於後續的平坦化製程。

在本實施例中，所使用光敏樹脂33較佳為具有受光照射易於硬化之特性，也就是能夠受到光照射而進行光交聯(Cross-linking)反應並硬化的樹脂，具體例如：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。

光敏樹脂33較佳是使用紫外光光敏樹脂，其組成並不限定，具體例為(a)壓克力系樹脂(Acrylic resin)，其使用量為40重量%~50重量%；(b)自由基光起始劑(Free radical photo-initiator)，其使用量為5重量%~15重量%，具體例為Trimethyl Benzoyl Phosphine Oxide(TPO)、2-Methyl-1-[4-(Methylthio)phenyl]-2-Morpholino Propan-1-one(Ciba Irgacure 907)、Isothioxanthone(ITX)，或此等之一組合；(c)反應性壓克力交聯樹脂(Reactive acrylic cross-linking resin)，其使用量為40重量%~50重量%，反應性壓克力交聯樹脂的具體例為Di-Trimethylolpropane Tetraacrylate(SR-355)、Dipentaerythritol Monohydroxy Pentaacrylate(SR-399)、Ethoxylated Bisphenol A Diacrylate(SR-349)，或此等之一組合。

平坦化步驟83：首先，先將該捲繞成型的壓合膜材44由第一捲軸47拉出，並使其依序伏貼繞行於所述引取滾輪43，以及位於下游處的壓膜滾輪41的輪面上。壓膜開始時，壓合膜材44隨著引取滾輪43與壓膜滾輪41的轉動而由該第一捲軸47上被持續拉出並維持一定的張力，讓基材11在通過壓膜滾輪41與支撐滾輪42時，該壓合膜材44的壓合面441得以平整地且連續地循著該基材11的移送動作而受滾壓覆貼於紫外光敏樹脂33上。其中，該壓膜滾輪41是可上下移動地調整其相對於支撐滾輪42之間的間隙，而間隙高度的設定大約與紫外光敏樹脂33的塗佈厚度相同。要注意的是，壓膜滾輪41一般選用具彈性的橡膠材質所製成，滾壓時除了可以在所設定的間隙高度再提供一緩衝彈力外，也可避免因過度擠壓造成紫外光敏樹脂33的形狀與厚度產生意料外的變化。

在本實施例中，該壓合膜材44表面不具有微結構，亦即，其壓合面441為平整狀。因此，當壓合膜材44緊密且平整壓合於紫外光光敏樹脂33後，紫外光光敏樹脂33的上表面121亦為相對應的平整態樣。另外，壓合膜材44亦具備不與紫外光光敏樹脂33產生相互作用的特性，其材質是例如：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚碳酸酯(PC)等，即該壓合膜材44是以可脫離地且不破壞紫外光光敏樹脂33形狀的方式壓合其上。

光照成型步驟84：當基材11通過壓膜滾輪41與支撐滾輪42後，所述光照設備5之紫外光燈51提供光照射，使該被壓合膜材44壓貼其下的紫外光光敏樹脂33隨即受到紫外光照射而產生硬化反應並結合於基材11上，在前述各步驟的製造條件配合下，位於基材11上的紫外光光敏樹脂33是以平整的態樣與壓合膜材44緊密面對壓合，因此，紫外光光敏樹脂33硬化成型後便形成所述披覆層12，而披覆層12之上表面121即是與壓合膜材44的壓合面441相對應地平整狀。

移膜步驟85：該壓合膜材44在受到前述平坦化設備4持續地引取拉出時，其另一端是被同步地拉撐並依序繞貼於下游處的移膜滾輪61與引導滾輪64的輪面上，並且在最末側的第二捲軸63的捲繞帶動下，使壓合膜材44再度呈捲繞狀回收。當基材11上的披覆層12經由該光照成型步驟84完全硬化成型後，接續通過相鄰且上下間隔的移膜滾輪61與壓制滾輪62之間，由於前所述壓合膜材44並不會與披覆層12產生反應，亦即是以可剝離的狀態壓合於披覆層12上，因此，基材11繼續向前移動時，其上的壓合膜材44被與基材11前進方向同向轉動的移膜滾輪61之輪面帶動而產生向上的剝離力，使其逐漸脫離與披覆層12的壓合，另一方面，相鄰且上下排列的移膜滾輪61與壓制滾輪62相互配合提供基材11的一壓制力，除了使壓合膜材44更易脫離外、基材11通過時也不易向上翹起。

貼膜步驟86：將該捲繞成型的保護膜71前端拉出並貼合於基材11之披覆層12上，接續借由使基材11通過所述出料滾輪72時，使保護膜71壓貼於披覆層12上並拉動後方的保護膜71持續展開而逐漸完全覆貼於披覆層12上。要說明的是，由於該保護膜貼膜步驟86為已知的技術，且非本發明主要改良重點，因此不再詳述。

經由本發明製造方法之第一較佳實施例所製作之光學板10，其披覆層12的厚度是介於1~50微米(μm)，較佳介於2~30微米，更佳介於3~15微米。且光學板10的厚度在0.2~5毫米(mm)，較佳在0.3~3毫米(mm)，更佳在0.5~2毫米(mm)。

參閱圖6、7、8，本發明光學板的製造方法的第二較佳實施例是用以製作出另一光學板，該光學板10由基材11及位在基材11上方的表面微結構14所構成，其製造方法與前述第一較佳實施例大致相同，所不同處在於：基材11經由該塗佈步驟82後形成一光敏樹脂層13，在本第二較佳實施例中，光敏樹脂層13亦由紫外光光敏樹脂33所組成。而所述表面微結構14之成型方式是當基材11經由一微結構成型步驟83’時，由一微結構成型設備45之第一捲軸47提供一表面具轉寫微結構膜材46，並藉一引取滾輪43使該表面具轉寫微結構膜材46初步壓合於光敏樹脂層13上，之後，再通過該壓膜滾輪41與支撐滾輪42間的滾壓後。該表面具轉寫微結構膜材46便會密實壓覆於光敏樹脂層13上。其中，該表面具轉寫微結構膜材46的壓合面441具有微結構形狀，微結構的截斷面形狀例如：三角形鏡(Prism lens)、半圓形鏡(Lenticular lens)等等。因此，基材11之光敏樹脂層13結合表面具轉寫微結構膜材46後，同時經光照設備5的紫外光51照射而產生硬化，光敏樹脂層13的上表面121即可形成具有相對應的形狀的表面微結構14，當然，在此貼合狀態下同樣具有表面平均高度均一化的效果。如此，再借由該移膜步驟85，便可將表面具轉寫微結構膜材46的微結構轉寫到光敏樹脂層13上，而製作形成具備特定光學效果且高轉寫率的微結構光學板10。

本發明製造方法之第二較佳實施例之微結構光學板10的表面微結構的厚度是介於5~400微米(μm)，較佳在10~300微米，更佳在15~200微米。並且微結構光學板10的厚度在0.2毫米~10毫米，較佳在0.25毫米~9毫米，更佳在0.3毫米~8毫米。

綜上所述，當基材11通過輪面流佈有紫外光光敏樹脂33的塗膠滾輪31後，一方面控制塗膠滾輪31的轉動方向是相反於基材11的前進方向，使紫外光光敏樹脂33經逆塗佈方式後有初步整平於基材11上的效果，再藉由所述平坦化步驟83或微結構成型步驟83’中分別利用平整的壓合膜材44或表面具轉寫微結構膜材46密實貼附在紫外光光敏樹脂33上的技術，並同時以紫外光燈51照射後產生硬化，而形成平整的披覆層12或表面微結構14。因此，依據前述之兩較佳實施例，可製作出平整或具高微結構轉寫率的光學板10，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．披覆層輔助成型裝置

10．．．光學板

11．．．基材

12．．．披覆層

121．．．上表面

13．．．光敏樹脂層

14．．．表面微結構

2．．．產線輸送方向

3．．．塗佈設備

31．．．塗膠滾輪

32．．．披覆層原料瓶

33．．．光敏樹脂

34．．．帶動滾輪

35．．．塗膠壓制滾輪

4．．．平坦化設備

41．．．壓膜滾輪

42．．．支撐滾輪

43．．．引取滾輪

44．．．壓合膜材

441．．．壓合面

45．．．微結構成型設備

46．．．表面具轉寫微結構膜材

47．．．第一捲軸

48．．．紅外線加熱器

5．．．光照設備

51．．．紫外光燈

6．．．移膜設備

61．．．移膜滾輪

62．．．壓制滾輪

63．．．第二捲軸

64．．．引導滾輪

7．．．保護膜貼設備

71．．．保護膜

72．．．出料滾輪

8．．．輸送設備

81．．．輸送平台

82．．．塗佈步驟

83．．．平坦化步驟

83’．．．微結構成型步驟

84．．．光照成型步驟

85．．．移膜步驟

86．．．貼膜步驟

圖1是一剖視示意圖，顯示以往光學板上塗佈一可硬化樹脂的凹凸態樣；

圖2是一剖視示意圖，顯示以往光學板上形成微結構之凹凸態樣；

圖3一裝置示意圖，顯示本發明光學板的製造方法的第一較佳實施例，主要是配合一個披覆層輔助成型裝置來實施該製造方法；

圖4是一剖視示意圖，主要顯示該第一較佳實施例中，使一基材上成型出一平整的披覆層的連續過程；

圖5是該製造方法的第一較佳實施例的步驟流程圖；

圖6是一局部裝置示意圖，主要顯示一微結構成型設備；

圖7是類似圖4的視圖，主要顯示該第二較佳實施例中，將微結構形狀轉寫於基材上的連續過程；

圖8是一局部裝置示意圖，顯示該製造方法使用一紅外線加熱器來進行該披覆層的平坦化；及

圖9是該製造方法的第二較佳實施例的步驟流程圖。

1．．．披覆層輔助成型裝置

10．．．光學板

11．．．基材

2．．．產線輸送方向

3．．．塗佈設備

31．．．塗膠滾輪

32．．．披覆層原料瓶

33．．．光敏樹脂

34．．．帶動滾輪

35．．．塗膠壓制滾輪

4．．．平坦化設備

41．．．壓膜滾輪

42．．．支撐滾輪

43．．．引取滾輪

44．．．壓合膜材

441．．．壓合面

47．．．第一捲軸

5．．．光照設備

51．．．紫外光燈

6．．．移膜設備

61．．．移膜滾輪

62．．．壓制滾輪

63．．．第二捲軸

64．．．引導滾輪

7．．．保護膜貼設備

71．．．保護膜

72．．．出料滾輪

8．．．輸送設備

81．．．輸送平台

Claims (14)

1. 一種光學板的製造方法，所述光學板包含一基材，以及一結合於基材上的披覆層，上述製造方法包含：一塗佈步驟：以逆塗佈方式使該基材上披覆一光敏樹脂形成該披覆層；一平坦化步驟：使用一平坦化設備將上述披覆層表面平坦化；及一光照成型步驟，使上述披覆層受一光照設備照光而硬化結合於該基材上。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之光學板的製造方法，其中，在該平坦化步驟中，由該平坦化設備提供一壓合膜材，並經由一壓膜滾輪的滾壓後，該壓合膜材壓覆於披覆層上，而該光照成型步驟使壓覆有壓合膜材的披覆層受光照而硬化，所述製造方法還包含一個使壓合膜材脫離披覆層的移膜步驟。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之光學板的製造方法，其中，該壓合膜材可選自聚碳酸酯樹脂膜材、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂膜材。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之光學板的製造方法，其中，該披覆層的厚度是介於1~50微米。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之光學板的製造方法，其中，該光學板的厚度在0.2毫米~5毫米。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之光學板的製造方法，其中，該光敏樹脂為紫外光光敏樹脂，而該光照設備是為紫外光光照設備。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之光學板的製造方法，還包含在該光照成型步驟之後的一貼膜步驟。
8. 一種光學板的製造方法，所述光學板包含一基材，以及一結合於該基材上的表面微結構，上述光學板的製造方法包含：一塗佈步驟：以逆塗佈方式使該基材上披覆一光敏樹脂形成的一光敏樹脂層；一微結構成型步驟：使用一微結構成型設備將上述光敏樹脂層轉寫成該表面微結構；及一光照成型步驟，使該表面微結構受光照設備照光而硬化結合於該基材上。
9. 依據申請專利範圍第8項所述之光學板的製造方法，其中，該微結構成型步驟中，由該微結構成型設備提供一表面具轉寫微結構膜材連接於光敏樹脂層，並經由一壓膜滾輪的滾壓後，該表面具轉寫微結構膜材壓覆於光敏樹脂層上，而該光照成型步驟使壓覆有表面具轉寫微結構膜材的光敏樹脂層受光照而硬化，所述製造方法還包含一個使該表面具轉寫微結構膜材脫離光敏樹脂層的移膜步驟。
10. 依據申請專利範圍第9項所述之光學板的製造方法，其中，該表面具轉寫微結構膜材可選自聚碳酸酯樹脂膜材、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂膜材。
11. 依據申請專利範圍第8項所述之光學板的製造方法，其中，該表面微結構的厚度是介於5~400微米。
12. 依據申請專利範圍第8項所述之光學板的製造方法，其中，該光學板的厚度在0.2毫米~10毫米。
13. 依據申請專利範圍第8項所述之光學板的製造方法，其中，該光敏樹脂為紫外光光敏樹脂，而該光照設備是為紫外光光照設備。
14. 依據申請專利範圍第8項所述之光學板的製造方法，還包含在該光照成型步驟之後的一貼膜步驟。