光线偏转光学膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光线偏转光学膜包括入射面与出射面。入射面包括多个第一棱镜结构。每一第一棱镜结构包括第一表面和第二表面。第一表面与X轴间的第一夹角介于0至20度之间。第二表面与Y轴的第二夹角介于5至60度之间。出射面包括多个第二棱镜结构。每一第二棱镜结构包括第三表面和第四表面。第三表面与X轴间的第三夹角介于0至20度之间。第四表面与Y轴间的第四夹角介于5至60度之间。因此，当光线偏转光学膜应用于窗户时，可引导部分太阳光至室内天花板方向，以增加室内亮度并减少照明装置的使用数量，且可避免造成人眼眩光。
【专利说明】光线偏转光学膜
【技术领域】
[0001 ] 本发明关于一种光学膜，特别是关于一种可偏转光线的光学膜。
【背景技术】
[0002]随着科技与经济的快速发展，人类对于生活品质的要求日渐增加，但也使得原油储量逐渐枯竭。近年来，由于环境保护意识的抬头，各种绿能产业纷纷受到全球的瞩目，其中照明相关节能要求成为重要的指标之一。
[0003]由于照明设备除了提供人类夜间生活的必须光明外，在白天的时间亦占有重要的地位。因此，业者纷纷提出了白天将太阳光引进室内，以形成间接照明，进而达到节能照明的需求。
[0004]现有技术利用反射面将太阳光反射至室内天花板，以提供间接照明，然而所使用的反射面会遮蔽外界的景象，进而造成观景的障碍。或是利用棱镜结构将室外的太阳光导引至室内的天花板，且具有平坦区以使得昼光光学膜具有观景的功能，但导引进室内的部分太阳光容易造成人眼视觉上的眩光。因此，如何制作出可将太阳光导引至室内又不会造成眩光的光学膜成为相关业者主要研究与开发的方向之一。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种光线偏转光学膜，使得导引至室内的太阳光不会造成人眼视觉上的眩光，进而达到节能照明的需求。
[0006]依据本发明所公开一实施例的光线偏转光学膜适用于接收一光线。光线偏转光学膜包括一入射面与一出射面。光线由入射面入射光线偏转光学膜，并由出射面射出。入射面包括多个第一棱镜结构，每一第一棱镜结构包括一第一表面和一第二表面。出射面包括多个第二棱镜结构，每一第二棱镜结构包含一第三表面和一第四表面。
[0007]第一表面和X轴间形成一第一夹角。第二表面和Y轴间形成一第二夹角。第三表面与X轴形成一第三夹角。第四表面与Y轴形成一第四夹角。第一夹角介于O至20度之间。第二夹角介于5至60度之间。第三夹角介于O至20度之间。第四夹角介于5至60度之间。
[0008]依据本发明所公开另一实施例的光线偏转光学膜适于接收一光线。光线偏转光学膜包括一第一导光板、一第二导光板和一空气层。
[0009]第一导光板包括一入射面和一第一结构面。第二导光板包括一第二结构面和一出射面。空气层设置于第一结构面和第二结构面之间。光线由入射面入射光线偏转光学膜，并由出射面射出。
[0010]第一结构面包括多个第一棱镜结构。每一第一棱镜结构包含一第一表面和一第二表面。第一表面与X轴间形成一第一夹角。第二表面与Y轴间形成一第二夹角。第一夹角介于O至15度之间。第二夹角介于5至45度之间。
[0011]第二结构面包括多个第二棱镜结构。每一第二棱镜结构包含一第三表面和一第四表面。第三表面与X轴间形成一第三夹角。第四表面与Y轴间形成一第四夹角。第三夹角介于O至15度之间。第四夹角介于5至45度之间。
[0012]依据本发明所公开的光线偏转光学膜，可藉由入射面与出射面的设计，选择性地使光线反射或朝上偏折，以使得导引至室内的太阳光可成为间接照明且不会造成人眼视觉上的眩光，进而达到节能照明的需求。
[0013]以上关于本发明的内容说明及以下的实施方式的说明用以示范及解释本发明的精神及原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第一实施例剖面结构示意图。
[0015]图2A-2J为光线分别以仰角5、15、25、35、45、55、65、75、80、85度自室外入射图1的光线偏转光学膜的配光曲线图。
[0016]图3为光线以仰角5至85度自室外入射图1的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0017]图4A为第二实施的光线偏转光学膜的剖面结构示意图。
[0018]图4B-4C为光线以仰角5至85度自室外入射图4A的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0019]图5为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第三实施例剖面结构示意图。
[0020]图6A-6H为光线分别以仰角10、20、30、40、50、60、70和80度自室外入射图5的光线偏转光学膜的配光曲线图。
[0021]图61为光线以不同仰角自室外入射图5的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0022]图6J为以实际量测和模拟量测光线朝天花板方向的能量百分比曲线图。
[0023]图7A为第四实施的光线偏转光学膜的剖面结构示意图。
[0024]图7B-7C为光线分别以仰角5至85度自室外入射图7A的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0025]图8为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第五实施例剖面结构示意图。
[0026]图9为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第六实施例剖面结构示意图。
[0027]图10A-10H为光线分别以仰角10、20、30、40、50、60、70和80度自室外入射图9的光线偏转光学膜的配光曲线图。
[0028]图101为光线以不同仰角自室外入射图9的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0029]图11为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第七实施例剖面结构示意图。
[0030]图12A-12H为光线分别以仰角10、20、30、40、50、60、70和80度自室外入射图11的光线偏转光学膜的配光曲线图。
[0031]图121为光线以不同仰角自室外入射图11的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0032]图13为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第八实施例剖面结构示意图。
[0033]图14A-14H为光线分别以仰角10、20、30、40、50、60、70和80度自室外入射图13的光线偏转光学膜的配光曲线图。
[0034] 图141为光线以不同仰角自室外入射图13的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。
[0035] 图15为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第九实施例剖面结构示意图 [0036]其中，附图标记:[0037]1光线[0038]10、20、30、40、50、60、70光线偏转光学膜[0039]11、21、41、61、71入射面[0040]12、22、42、62、72出射面[0041]13、23、63第一棱镜结构[0042]131、231、631第一表面[0043]133、233、433、533、633第一顶点[0044]135、235、635第二表面[0045]14、24、64第二棱镜结构[0046]141,241,641第三表面[0047]143、243、443、543、643第二顶点[0048]145、245、645第四表面[0049]25第一平面[0050]26第二平面[0051]31第一保护层[0052]32第二保护层[0053]437第一交点[0054]447第二交点[0055]632第五表面[0056]642第六表面[0057]75第一结构面[0058]76第二结构面[0059]1D、3D第一导光板[0060]2D、4D第二导光板[0061]AR空气层[0062]D1-D3J1-S3U2距离[0063]G地板方向[0064]H天花板方向[0065]P圆心[0066]QpQ2长度[0067]R1第一圆角[0068]R2第二圆角[0069]R3第三圆角[0070]R4第四圆角[0071]ST透明基板[0072]WI室内[0073]WO室外[0074]α仰角[0075]Θ 1、Θ 5第一夹角[0076]Θ 2, Θ 6第二夹角[0077]Θ 3、Θ 7第三夹角[0078]Θ 4、Θ 8第四夹角
【具体实施方式】
[0079]以下实施例以光线偏转光学膜应用于窗户为例，但下述实施例并非用以限定本发明。
[0080]请参照图1，为依据本发明所公开的光线偏转光学膜的第一实施例剖面结构示意图。光线偏转光学膜10包括入射面11与出射面12。光线I以仰角α由入射面11入射光线偏转光学膜10。
[0081]在本实施例中，入射面11包括多个第一棱镜结构13，这些第一棱镜结构13沿Y轴排列于入射面11上。出射面12包括多个第二棱镜结构14，这些第二棱镜结构14沿Y轴排列于出射面12上。其中，为简化图1仅于图中绘制出三个第一棱镜结构13与三个第二棱镜结构14。
[0082]此外,每一第一棱镜结构13包括第一表面131与第二表面135。第一表面131与第二表面135连接处形成第一顶点133。相邻的两个第一顶点133之间的距离D1介于I微米与20毫米之间。第一表面131与X轴之间具有第一夹角Θ 1，第二表面135与Y轴之间具有第二夹角Θ2。
·[0083]第一夹角Θ I可介于O度至20度之间。在一实施例中，第一夹角Θ I介于O度至15度之间。在另一实施例中，第一夹角Θ I介于O度至10度之间。第二夹角Θ 2可介于5度至35度之间。在一实施例中，第二夹角Θ 2介于15度至30度之间。
[0084]每一第二棱镜结构14包括第三表面141与第四表面145。第三表面141与第四表面145连接处形成第二顶点143。相邻的两个第二顶点143之间的距离D2介于I微米与20毫米之间。第三表面141与X轴之间具有第三夹角Θ 3，第四表面145与Y轴之间具有第四夹角Θ4。
[0085]第三夹角Θ 3可介于O度至20度之间。在一实施例中，第三夹角Θ3介于O至15度之间。在另一实施例中，第三夹角Θ 3介于O度至10度之间。第四夹角Θ 4可介于20度至60度之间。在一实施例中,第四夹角Θ 4介于25度至45度之间。然而,在本案其他实施例中，第二夹角Θ 2和第四夹角Θ 4的角度范围可对调，也就是说，第二夹角Θ2和第四夹角Θ 4的角度范围可视需求介于5度至60度之间。
[0086]请参照图2Α至图2J与图3，其中图2A-2J为光线分别以仰角5、15、25、35、45、55、65、75、80、85度自室外入射图1的光线偏转光学膜10的配光曲线图。图3为光线以仰角5至85度自室外入射图1的光线偏转光学膜后光线穿透光线偏转光学膜、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图。在本实施例中，距离D1和距离D2皆为50微米，第一夹角Θ I可为3度，第二夹角Θ 2可为27度。第三夹角Θ 3可为3度，第四夹角Θ4可为28度。
[0087]圆心P为光线I入射光线偏转光学膜10的位置。每一同心圆弧为光线I由室外WO穿透光线偏转光学膜10到室内WI的光线强度。放射状的线条表示光线I入射至光线偏转光学膜10后光线与光线偏转光学膜10的法线(即O度的线条)之间的夹角角度，夹角角度每10度为间距。角度正90度经O度至负90度的范围代表室内WI，角度正90度经正负180度至负90度的范围代表室外W0。角度O度至正90度表示光线I穿透光线偏转光学膜10后朝天花板方向H偏折(向上偏折)，角度负90度至O度表示光线I穿透光线偏转光学膜10后朝地板方向G偏折(向下偏折)。
[0088]于图3中，实线与方形所分布的曲线为光线I穿透光线偏转光学膜10后，朝天花板方向H的光线占入射光线偏转光学膜10时的光线I的能量百分比。实线与三角形所分布的曲线为光线I穿透光线偏转光学膜10后,朝地板方向G的光线占入射光线偏转光学膜10时的光线I的能量百分比。光线朝天花板方向H的能量百分比与光线朝地板方向G的能量百分比相加等于光线I穿透光线偏转光学膜10的能量百分比。
[0089]虽然仰角α大于55度的光线I穿透光线偏转光学膜10的能量百分比不高，但由于仰角α大于55度时，通常时间接近中午，故不需间接照明的辅助，且可有效避免光线I导入室内WI造成温度升高的问题。再者，虽然仰角α为80度的光线穿透光线偏转光学膜10的能量百分比约为百分之八十，但由于光线I引导至室内WI的位置较接近光线偏转光学膜10 (如图21所示)，故不会产生眩光。
[0090]请参照图4Α，此第二实施例与图1的光线偏转光学膜10的不同点在于，第一棱镜结构13的第一顶点133与第二棱镜结构14的第二顶点143在Y轴方向不等高。详细来说，相较于每一第一棱镜结构13在入射面11上的位置，每一第二棱镜结构14在第二实施例的出射面12的位置沿Y轴方向位移一距离D3 (即第一顶点133与第二顶点143的最小高度差)，其余四个角度皆与光线偏转光学膜10完全相同。
[0091]在一实施例中，当第一夹角Θ I为3度，第二夹角Θ2为27度，第三夹角Θ3为3度，第四夹角Θ4为28度，距离03为17微米时，光线I以5至85度的仰角α自室外入射光线偏转光学膜10的穿透率、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图如图4Β所示。
[0092]在一实施例中，当第一夹角Θ I为3度，第二夹角Θ2为27度，第三夹角Θ3为3度，第四夹角Θ4为28度，距离03为34微米时，光线I以5至85度的仰角α自室外入射光线偏转光学膜10的穿透率、光线朝天花板方向与光线朝地板方向的能量百分比曲线图如图4C所示。
[0093]根据图3、图4Β与图4C所示，当入射面11的第一棱镜结构13和出射面12的第二棱镜结构14在形状、角度上相同时，出射面12相对于入射面11错开的一距离D3对光线I导入室内天花板的影响并不大。
[0094]请参照图5,光线偏转光学膜20包括第一导光板1D、第二导光板2D与透明基板ST。第一导光板ID包括彼此相对的入射面21与第一平面25。第二导光板2D包括彼此相对的出射面22与第二平面26。透明基板ST配置于第一平面25与第二平面26之间。
[0095]光线I以仰角α由入射面21入射光线偏转光学膜20。在本实施例中，入射面21包括多个第一棱镜结构23。这些第一棱镜结构23沿Y轴排列于入射面21上。每一第一棱镜结构23包括第一表面231与第二表面235。第一表面231和第二表面235形成第一顶点233。相邻二个第一顶点231之间的距离S1可介于I微米与20毫米之间。第一表面231与X轴之间具有第一夹角Θ 1，第二表面235与Y轴之间具有第二夹角Θ 2。
[0096]出射面22包括多个第二棱镜结构24。这些第二棱镜结构24沿Y轴排列于出射面22上。每一第二棱镜结构24包括第三表面241与第四表面245。第三表面241和第四表面245形成第二顶点243。相邻二个第二顶点243之间的距离S2可介于I微米与20毫米之间。第三表面241与X轴之间具有第三夹角Θ 3，第四表面245与Y轴之间具有第四夹角Θ 4。
[0097]第一夹角Θ I可介于O度至20度之间。在一实施例中，第一夹角Θ I介于O度至15度之间。在另一实施例中，第一夹角Θ I介于O度至10度之间。第二夹角Θ 2可介于5度至35度之间。在一实施例中，第二夹角Θ 2介于15度至30度之间。第三夹角Θ3可介于O度至20度之间。在一实施例中，第三夹角Θ 3介于O至15度之间。在另一实施例中，第三夹角Θ 3介于O度至10度之间。第四夹角Θ 4可介于20度至60度之间。在一实施例中，第四夹角Θ 4介于25度至45度之间。在本案其他实施例中，第二夹角Θ 2和第四夹角Θ4的角度范围可对调，也就是说，第二夹角Θ2和第四夹角Θ4的角度范围可视需求介于5度至60度之间。
[0098]在本实施例中，图示的第一棱镜结构23与第二棱镜结构24的数目仅为示意，不为本案的限制。第一导光板ID与第二导光板2D的材质可为但不限于紫外线固化胶(UV Glue)。透明基板ST的材质可为但不限于聚乙烯对苯二甲酸酯(PolyethyleneTerephthalatej PET)。
[0099]在一实施例中，可利用金属模仁(未绘制)搭配滚压成形技术进行紫外线固化(UVcuring)，将金属模仁上的第一棱镜结构23与第二棱镜结构24转写于透明基板ST上，但本实施例并非用以限定本发明，实际的第一导光板1D、第二导光板2D与透明基板ST的材质可依据实际需求进行调整。
[0100]在图5的结构下的一实施例中，请参考图6A至图6J，距离S1和距离S2皆为50微米，第一夹角Θ I为2度，第二夹角Θ2为24度，第三夹角Θ3为2度，第四夹角Θ4为36度，第一导光板ID和第二导光板2D的材质为紫外线固化胶，而透明基板ST的材质为聚乙
烯对苯二甲酸酯。
[0101]而光线I由不同的仰角α入射所产生的反射和穿透的情形和光线朝天花板方向H的能量百分比(即向上偏折率)与朝地板方向G的能量百分比(即向下偏折率)如表一所示。
[0102]表一
【权利要求】
1.一种光线偏转光学膜，适于接收一光线，其特征在于，该光线偏转光学膜包括:一入射面，用以接收该光线，该入射面包含多个第一棱镜结构，其中每一该第一棱镜结构更包括一第一表面与一第二表面，该第一表面与一 X轴之间具有一第一夹角，该第二表面与一 Y轴之间具有一第二夹角，该第一夹角介于O度至20度之间，该第二夹角介于5度至60度之间；以及一出射面，包含多个第二棱镜结构，其中每一该第二棱镜结构更包括一第三表面与一第四表面，该第三表面与该X轴之间具有一第三夹角，该第四表面与该Y轴之间具有一第四夹角，该第三夹角介于O度至20度之间，该第四夹角介于5度至60度之间，该光线穿透该光学偏转光学膜后，由该出射面射出。
2.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，每一该第一棱镜结构的该第一表面与该第二表面连接处形成一第一顶点，相邻该二第一顶点之间的距离介于I微米与20毫米之间。
3.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，每一该第二棱镜结构的该第三表面与该第四表面连接处形成一第二顶点，相邻该二第二顶点之间的距离介于I微米与20毫米之间。
4.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，相邻两个该第一棱镜结构之间具有一第五表面，该第五表面分别连接该两相邻的第一棱镜结构的该第二表面与该第一表面，该第五表面的长度小于或等于相邻该二第一棱镜结构之间的距离的二分之一。
5.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，相邻两个该第二棱镜结构之间具有一第六表面，该第六表面分别连接该两相邻的第二棱镜结构的该第三表面与该第四表面，该第六表面的长度小于或等于相邻该二第二棱镜结构之间的距离的二分之一。
6.如权利要求1所述的光线偏转光`学膜，其特征在于，每一该第一棱镜结构的该第一表面与该第二表面连接处形成一第一顶点，该第一顶点形成一第一圆角，每一该第二棱镜结构的该第三表面与该第四表面连接处形成一第二顶点，该第二顶点形成一第二圆角。
7.如权利要求6所述的光线偏转光学膜，其特征在于，每一该第一圆角的半径大于等于O微米，小于等于15毫米，每一该第二圆角的半径大于等于O微米，小于等于15毫米。
8.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，更包括一第一导光板、一第二导光板与一透明基板，该第一导光板包括彼此相对的该入射面与一第一平面，第二导光板包括彼此相对的该出射面与一第二平面，该透明基板配置于该第一平面与该第二平面之间。
9.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，该光线偏转光学膜更包括一第一保护层与一第二保护层，该入射面配置于该出射面与该第一保护层之间，该出射面配置于该入射面与该第二保护层之间。
10.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，相较于每一该第一棱镜结构在该入射面上的位置，每一该第二棱镜结构在该出射面上的位置位移一距离。
11.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，相邻两个该第一棱镜结构相交的一第一交点上形成有一第三圆角，该第三圆角的半径介于O至15毫米。
12.如权利要求1所述的光线偏转光学膜，其特征在于，相邻两个该第二棱镜结构相交的一第二交点上形成有一第四圆角，该第四圆角的半径介于O至15毫米。
13.—种光线偏转光学膜，适于接收一光线，其特征在于，该光线偏转光学膜包括:一第一导光板，包括一入射面和一第一结构面，该光线由该入射面入射，该第一结构面包括多个第一棱镜结构；一第二导光板，包括一第二结构面和一出射面，该第二结构面包括多个第二棱镜结构，该光线由该出射面射出；以及一空气层，设置于该第一结构面和该第二结构面之间；其中，每一该第一棱镜结构包括一第一表面与一第二表面，该第一表面与一 X轴之间具有一第一夹角，该第二表面与一 Y轴之间具有一第二夹角，该第一夹角介于O度至15度之间，该第二夹角介于5度至45度之间；每一该第二棱镜结构包括一第三表面与一第四表面，该第三表面与该X轴之间具有一第三夹角，该第四表面与该Y轴之间具有一第四夹角，该第三夹角介于O度至15度之间，该第四夹角介于5度至45度之间。
14.如权利要求13所述的光线偏转光学膜，其特征在于，每一该第一棱镜结构的该第一表面与该第二表面连接处形成一第一顶点，相邻两个该第一顶点之间的距离介于I微米与20晕米之间。
15.如权利要求13所述的光线偏转光学膜，其特征在于，每一该第二棱镜结构的该第三表面与该第四表面连接处形成一第二顶点，相邻两个该第二顶点之间的距离介于I微米与20晕米之 间。
【文档编号】F21V8/00GK103591547SQ201210337371
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】林晖雄, 廖启宏, 杨文勋 申请人:财团法人工业技术研究院