專利名稱：一種帶有表面微結(jié)構(gòu)擴散板的連續(xù)加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種帶有表面微結(jié)構(gòu)擴散板的加工方法，主要技術(shù)為連續(xù)壓印，加工裝置包括牽引機以及模具等壓印裝置。加工過程包括將從擠出機擠出的單層或多層板牽引至壓印區(qū)域，模具閉合進行壓印，此時將模具上的微結(jié)構(gòu)復(fù)制到擴散板上，然后保持壓力并隨板材移動一段距離，最后模具打開并快速回位進行下一次壓印。通過這一過程，將模具上的微結(jié)構(gòu)復(fù)制到要加工的擴散板上，得到帶有表面微結(jié)構(gòu)的擴散板。
背景技術(shù)：
擴散板是光散射元件，其作用是將點光源或線光源擴散成均勻的面光源，目前主要用在手機以及液晶顯示器背光源里。隨著電子市場的快速發(fā)展，液晶顯示器的應(yīng)用越來越多，人們對它的質(zhì)量要求也越來越高。液晶顯示器本身是不發(fā)光的器件，它需要配置背光源方可實現(xiàn)顯示的功能。背光模組可分為側(cè)光式和直下式兩種。側(cè)光式在液晶屏的單側(cè)或多側(cè)設(shè)置光源，通過導(dǎo)光板將光線引導(dǎo)、散射成為面光源，并通過擴散板使照明更加均勻。 側(cè)光式適合中小尺寸的液晶顯示器，無法滿足大尺寸液晶顯示器的亮度要求。直下式設(shè)計是將點光源或線光源直接設(shè)置在液晶屏的背面，通過擴散板擴散成均勻的面光源。背光模組對于液晶顯示器的畫面亮度及外觀起到非常重要的作用，擴散板作為上游組件之一更是起著決定性的作用。對于擴散板來說，不僅透光要均勻，而且透光率也是至關(guān)重要的。為了解決這一問題，目前許多專利設(shè)計了多種形式結(jié)構(gòu)的擴散板，其中帶有表面微結(jié)構(gòu)的多層擴散板受到了廣泛關(guān)注。微結(jié)構(gòu)是指微納米級的結(jié)構(gòu)，光通過這些微結(jié)構(gòu)后發(fā)生散射和折射，改變了光線原來的傳播路徑，通過微結(jié)構(gòu)的設(shè)計即可調(diào)整出光角度，從而改善光照的均勻性。目前，加工帶微結(jié)構(gòu)的擴散板的方法有很多，其中較簡單可行的方法主要有熱壓印法、擠出——滾筒壓印法兩種。熱壓印法是將已成型的板材預(yù)熱，以一定的壓力將帶有微結(jié)構(gòu)的模具壓在板材上，從而獲得帶有微結(jié)構(gòu)的擴散板。這種方法的優(yōu)點是簡單操作性強， 缺點是不能連續(xù)加工要先將板材預(yù)熱再壓印，效率較低。擠出——滾筒壓印法是將從擠出機出來的板材直接送入表面帶有微結(jié)構(gòu)的輥子中，將輥子上的結(jié)構(gòu)復(fù)制到板材上，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。這種方法的好處是不用將板材二次加熱，可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。缺點是輥子不好加工， 板材和輥子接觸時間短保壓時間不夠容易造成收縮變形等。因而，這兩種加工方法都不是最理想的加工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種新的擴散板的加工方法。本發(fā)明的加工方法簡單、操作性強，是將從平板機頭擠出的板材牽引至壓印設(shè)備處，模具閉合、施壓并且與板材一同向前運動一段距離，然后開模、迅速回位進行下次壓印， 依次循環(huán)。
本發(fā)明的設(shè)備主要包括牽引機、模具、電機、絲杠、連桿、限位擋塊、電磁閥等部分。 主要技術(shù)是用連續(xù)壓印的方法加工單面或雙面帶有微結(jié)構(gòu)的擴散板。本發(fā)明中的模具是壓制擴散板上微結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件。模具表面排列的微結(jié)構(gòu)可以有多種形式其形狀可以是凹陷的半球形、V型槽、U型槽等；其排布可以是矩形陣列、六邊形排布、多項式排布等。模具上的微結(jié)構(gòu)取決于要加工的擴散板的要求，例如擴散板要求表面帶有凸起的半球形陣列， 則模具上的微結(jié)構(gòu)要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和排列。另外，要加工的擴散板尺寸不同則要求模具的尺寸也隨著相應(yīng)的變化，可通過將模板做成插件式解決，將幾個小尺寸模具以插件的方式安插在模板基體上，連接起來拼接成要求的尺寸，再完成壓印步驟。這個設(shè)計成功的突破了模具壓印“專章專用”的局限性，具有很高的靈活性。例如，生產(chǎn)17寸的液晶顯示器時，可以將模具拼接成17寸的大小；當生產(chǎn)21寸的液晶顯示器時，并不因為尺寸變化而導(dǎo)致模具無法使用，而是可以再將模具組合拼接成21寸的大小。本發(fā)明方法既可以加工雙面微結(jié)構(gòu)的擴散板，又可以加工單面微結(jié)構(gòu)的擴散板。當加工雙面微結(jié)構(gòu)擴散板時，則上下模具塊都帶有微結(jié)構(gòu)；當加工單面微結(jié)構(gòu)擴散板時，只需上下模具中的一組帶有微結(jié)構(gòu)，另一組是平板即可?！N帶有表面微結(jié)構(gòu)擴散板的連續(xù)加工方法，其特征在于，應(yīng)用以下裝置進行該裝置中有兩臺牽引機，兩臺牽引機中間設(shè)置有水平和豎直兩組絲杠傳動系統(tǒng)每組絲杠傳動系統(tǒng)由電機、導(dǎo)柱和絲杠組成；所述的電機是伺服電機；水平的絲杠傳動系統(tǒng)固定在機架上，水平絲杠傳動系統(tǒng)的絲杠上設(shè)有能沿著絲杠和導(dǎo)柱做水平運動的滑塊，絲杠上滑塊的兩側(cè)設(shè)有左限位擋塊和右限位擋塊；滑塊與豎直的絲杠傳動系統(tǒng)以及上下模具是一個整體；上下模具表面帶有微納米級的微結(jié)構(gòu)；操作步驟用擠出機擠出單層或多層的擴散板基板，牽引機將基板牽引至壓印區(qū)域，此為牽引過程；電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，上模具向下移動將基板壓在下模具上，將模具上的微結(jié)構(gòu)復(fù)制到未冷卻的基板上，此為合模過程；水平絲杠傳動系統(tǒng)的絲杠轉(zhuǎn)動帶動滑塊從而帶動模板向左與基板同時運動一段距離，當移動到左限位擋塊位置時停止運動，這一過程為微結(jié)構(gòu)的保壓冷卻過程；碰到左限位擋塊后，豎直絲杠傳動系統(tǒng)的電機絲杠反轉(zhuǎn)，上模具向上移動，此為模具開模過程；開模后，水平絲杠傳動系統(tǒng)的電機加速反轉(zhuǎn)，使得模板快速沿著軌道回退，當觸碰到右限位擋塊時停止，這一過程稱為快速復(fù)位過程；至此完成了一次表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工；循環(huán)往復(fù)，進行擴散板的連續(xù)加工；或者應(yīng)用以下裝置進行該裝置中有兩臺牽引機，裝置上方的是水平方向的軌道并且軌道固定在連地機架上；在軌道上做水平運動的滑塊和連接板以及下模具是一個整體，所述滑塊掛在軌道上且滑塊的兩側(cè)設(shè)有左限位擋塊和右限位擋塊；裝置包括提供動力裝置的氣缸，氣缸活塞通過螺栓連接平動連桿，平動連桿上設(shè)置有推桿，平動連桿連接轉(zhuǎn)動連桿，轉(zhuǎn)動連桿通過鉸鏈連接上模具，上模具上設(shè)有上模具導(dǎo)柱，上模具導(dǎo)柱帶動上模具在連接板上所開槽中上下運動；上下模具表面帶有微納米級的微結(jié)構(gòu)；所述的電機是伺服電機；操作步驟
用擠出機擠出單層或多層的擴散板基板，牽引機將基板牽引至壓印區(qū)域；氣缸活塞向左移動，推動連桿下壓上模具，用進氣量控制上模具移動距離，以使得上模具與下模具合模且壓印壓力適當；活塞繼續(xù)向左移動時，推桿碰到滑塊，推動滑塊向左移動，此時模具處于合模狀態(tài)并與基板一同運動，碰到左側(cè)限位擋塊后停止運動，完成保壓過程；氣缸活塞向右移動拉動滑塊，轉(zhuǎn)動連桿帶動上模具向上移動，完成開模；氣缸活塞繼續(xù)向右移動，到轉(zhuǎn)動達連桿死點后帶動滑塊一起向右回退，碰到右側(cè)限位擋塊后停止運動；至此完成了一次表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工；循環(huán)往復(fù)，進行擴散板的連續(xù)加工。上下模具材料選用不銹鋼，表面微結(jié)構(gòu)用刻蝕、精密機加工或激光方法得到。相比其它技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點主要有三一是模具為平板模具，其表面的微結(jié)構(gòu)比輥子上的微結(jié)構(gòu)更容易加工，模具加工成本大大降低；二是能夠提供給板材充分的保壓定型時間，且時間長短可以調(diào)整。輥壓成型時輥子與板材接觸時間短，沒有足夠的保壓和冷卻定型時間，由于塑料的表面張力和收縮性的影響，板材表面的剛剛形成微結(jié)構(gòu)很容易收縮變形，這樣一來就失去了復(fù)制微結(jié)構(gòu)的精度，很難達到理想的設(shè)計效果。而本發(fā)明中模具設(shè)計成可以運動的，當模具壓在板材上后隨著板材移動一段距離，保持著對板材的壓力，使板材上剛形成的微結(jié)構(gòu)有個保壓冷卻的時間，不至于收縮變形，保證微結(jié)構(gòu)的更精確復(fù)制；三是本發(fā)明可靈活改變所加工的擴散板的尺寸，由于模具設(shè)計成單個模塊，可以通過幾個模塊的拼接獲得不同尺寸的模具，從而加工不同尺寸的擴散板，不但實現(xiàn)了模塊化的生產(chǎn)，而且達到了模具的重復(fù)利用，避免了浪費。總之，本發(fā)明方法既有壓印成型方法的微結(jié)構(gòu)復(fù)制穩(wěn)定性，又具有連續(xù)輥壓生產(chǎn)的高效率的特點，將兩者的優(yōu)點結(jié)合到一起，并加入了自己模具模塊化的概念，是一種穩(wěn)定、靈活、高效的表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工方法。


圖1擴散板加工裝置11-下模具2-牽引機3-基板4-上模具5-導(dǎo)柱6_絲杠7_機架8_左限位擋塊9-滑塊A 10-右限位擋塊11-電機減速器圖2擴散板加工裝置21-下模具2-牽引機3-基板4-上模具8-左限位擋塊10-右限位擋塊12-上模具導(dǎo)柱13-軌道14-滑塊B 15-轉(zhuǎn)動連桿16-推桿17-平動連桿18-活塞19-氣缸 20-連接板圖3模板微結(jié)構(gòu)(a) (c)分別為半球形微結(jié)構(gòu)主視圖和俯視圖(b) (d)分別為V型槽微結(jié)構(gòu)主視圖和俯視圖
具體實施例方式用此種加工方法可加工任意尺寸的擴散板，以加工長寬高分別為5、37、34cm的17 寸液晶顯示器用的擴散板為例進行說明。用一臺普通擠出機擠出PMMA板材，寬37cm、厚 2mm ο
如采用裝置1，操作步驟如下首先將模具塊拼接成36cm寬，安裝在指定位置。用擠出機擠出單層或多層的擴散板基板3，牽引機2將基板牽引至壓印區(qū)域，此為牽引過程； 電機11帶動絲杠5轉(zhuǎn)動，上模具4向下移動將基板壓在下模具1上，將模具上的微結(jié)構(gòu)復(fù)制到未冷卻的基板上，此為合模過程；水平絲杠傳動系統(tǒng)的絲杠5轉(zhuǎn)動帶動滑塊9從而帶動模板1和4向左與基板3同時運動一段距離，當移動到左限位擋塊8位置時停止運動，這一過程為微結(jié)構(gòu)的保壓冷卻過程；碰到左限位擋塊8后，豎直絲杠傳動系統(tǒng)的電機絲杠反轉(zhuǎn)， 上模具4向上移動，此為模具開模過程；開模后，水平絲杠傳動系統(tǒng)的電機11加速反轉(zhuǎn)，使得模板1和4快速沿著軌道6回退，當觸碰到右限位擋塊10時停止，這一過程稱為快速復(fù)位過程。至此完成了一次表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工。循環(huán)往復(fù)，進行擴散板的連續(xù)加工。如采用裝置2，操作步驟如下首先將模具塊拼接成36cm寬，安裝在指定位置。用擠出機擠出單層或多層的擴散板基板3，牽引機2將基板3牽引至壓印區(qū)域；氣缸的活塞18 向左移動，推動平動連桿17下壓上模具4，上模具導(dǎo)柱12帶動上模具在連接板20上所開槽中向下運動。用進氣量控制上模具移動距離，以使得其與下模具1合模且壓印壓力適當；當活塞18繼續(xù)向左移動時，推桿16會碰到滑塊14，推動其向左移動，此時模具處于合模狀態(tài)并與基板一同運動，當碰到左側(cè)限位擋塊8后停止運動，完成保壓過程；此時，氣缸活塞18 向右移動拉動滑塊模板系統(tǒng)，平動連桿17帶動上模具向上移動，完成開模；氣缸活塞繼續(xù)向右移動，當?shù)竭_轉(zhuǎn)動連桿15死點后帶動滑塊14 一起向右回退，碰到右側(cè)限位擋塊10后停止運動。至此完成了一次表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工。循環(huán)往復(fù)，進行擴散板的連續(xù)加工。用這種方法加工出來的擴散板厚度均勻、表面微結(jié)構(gòu)飽滿均勻，無翹曲變形情況。經(jīng)檢驗，該擴散板擴散性能好，既保證了透光率90%以上又達到了均勻度80%以上，效果明顯。
權(quán)利要求
1.一種帶有表面微結(jié)構(gòu)擴散板的連續(xù)加工方法，其特征在于，應(yīng)用以下裝置進行該裝置中有兩臺牽引機，兩臺牽引機中間設(shè)置有水平和豎直兩組絲杠傳動系統(tǒng)每組絲杠傳動系統(tǒng)由電機、導(dǎo)柱和絲杠組成；所述的電機是伺服電機；水平的絲杠傳動系統(tǒng)固定在機架上，水平絲杠傳動系統(tǒng)的絲杠上設(shè)有能沿著絲杠和導(dǎo)柱做水平運動的滑塊，絲杠上滑塊的兩側(cè)設(shè)有左限位擋塊和右限位擋塊；滑塊與豎直的絲杠傳動系統(tǒng)以及上下模具是一個整體；上下模具表面帶有微納米級的微結(jié)構(gòu)；操作步驟用擠出機擠出單層或多層的擴散板基板，牽引機將基板牽引至壓印區(qū)域，此為牽引過程；電機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，上模具向下移動將基板壓在下模具上，將模具上的微結(jié)構(gòu)復(fù)制到未冷卻的基板上，此為合模過程；水平絲杠傳動系統(tǒng)的絲杠轉(zhuǎn)動帶動滑塊從而帶動模板向左與基板同時運動一段距離， 當移動到左限位擋塊位置時停止運動，這一過程為微結(jié)構(gòu)的保壓冷卻過程；碰到左限位擋塊后，豎直絲杠傳動系統(tǒng)的電機絲杠反轉(zhuǎn)，上模具向上移動，此為模具開模過程；開模后，水平絲杠傳動系統(tǒng)的電機加速反轉(zhuǎn)，使得模板快速沿著軌道回退，當觸碰到右限位擋塊時停止，這一過程稱為快速復(fù)位過程；至此完成了一次表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工；循環(huán)往復(fù)，進行擴散板的連續(xù)加工；
2.一種帶有表面微結(jié)構(gòu)擴散板的連續(xù)加工方法，其特征在于，應(yīng)用以下裝置進行該裝置中有兩臺牽引機，裝置上方的是水平方向的軌道并且軌道固定在連地機架上；在軌道上做水平運動的滑塊和連接板以及下模具是一個整體，所述滑塊掛在軌道上且滑塊的兩側(cè)設(shè)有左限位擋塊和右限位擋塊；裝置包括提供動力裝置的氣缸，氣缸活塞通過螺栓連接平動連桿，平動連桿上設(shè)置有推桿，平動連桿連接轉(zhuǎn)動連桿，轉(zhuǎn)動連桿通過鉸鏈連接上模具， 上模具上設(shè)有上模具導(dǎo)柱，上模具導(dǎo)柱帶動上模具在連接板上所開槽中上下運動；上下模具表面帶有微納米級的微結(jié)構(gòu)；所述的電機是伺服電機；操作步驟用擠出機擠出單層或多層的擴散板基板，牽引機將基板牽引至壓印區(qū)域；氣缸活塞向左移動，推動連桿下壓上模具，用進氣量控制上模具移動距離，以使得上模具與下模具合模且壓印壓力適當；活塞繼續(xù)向左移動時，推桿碰到滑塊，推動滑塊向左移動，此時模具處于合模狀態(tài)并與基板一同運動，碰到左側(cè)限位擋塊后停止運動，完成保壓過程；氣缸活塞向右移動拉動滑塊，轉(zhuǎn)動連桿帶動上模具向上移動，完成開模；氣缸活塞繼續(xù)向右移動，到轉(zhuǎn)動達連桿死點后帶動滑塊一起向右回退，碰到右側(cè)限位擋塊后停止運動；至此完成了一次表面帶有微結(jié)構(gòu)擴散板的加工；循環(huán)往復(fù)，進行擴散板的連續(xù)加工。
3.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于上下模具材料選用不銹鋼，表面微結(jié)構(gòu)用刻蝕、精密機加工或激光方法得到。
全文摘要
一種帶有表面微結(jié)構(gòu)擴散板的連續(xù)加工方法屬于連續(xù)壓印領(lǐng)域本發(fā)明在平板模具上設(shè)有微結(jié)構(gòu)，當擴散板受壓后，可將模具上的微結(jié)構(gòu)精確復(fù)制到擴散板上，使光源通過此擴散板后均勻地散射開，即當光源進入擴散板后，可通過微結(jié)構(gòu)的散射，使擴散板達到勻化光源的效果。本發(fā)明擬采用兩種裝置實現(xiàn)擴散板的連續(xù)加工。第一種方案裝置，由上下模具、電機、絲杠等組成，其特點是通過絲杠傳動控制模具的開合以及左右方向的移動，優(yōu)點是運動平穩(wěn)精確。第二種方案裝置，由上下模具、氣缸、連桿、軌道、滑塊等組成，其特點是通過氣缸推動連桿來控制上模具的上下運動完成開合模動作，滑塊在軌道上滑動實現(xiàn)模具的左右移動，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、成本低。
文檔編號B32B38/00GK102248743SQ201110093
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者何曉祥, 吳大鳴, 周洋, 莊儉, 張亞軍 申請人:北京化工大學(xué)