CN101419300A - 一种大尺寸柱镜光栅制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸柱镜光栅制作方法，包括：步骤一：通过至少一块第一柱镜光栅母模及光固化胶在一块基板上生成至少一块第一柱镜光栅子模；步骤二：当步骤一中在基板上生成的第一柱镜光栅子模仅为一块时，采用相同的固化胶，并用与第一柱镜光栅母模规格相同的柱镜光栅作为母模对第一柱镜光栅子模进行拓宽；当步骤一中在所述基板上生成的第一柱镜光栅子模为至少两块时，用相同的光固化胶填充每两块第一柱镜光栅的间隙，并以第一柱镜光栅母模为母模使每两块第一柱镜光栅子模间隙处的光固化胶成形并固化，以使每两块第一柱镜光栅子模相连接。该方法操作简单，可制作的柱镜光栅的折射率可选范围大，制作出的柱镜光栅的表面精度高，均匀性好。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件加工领域，尤其涉及一种大尺寸柱镜光栅的制作方法。
背景技术
柱镜光栅是在光电领域使用极为普遍的光栅之一，例如在立体显示领域，柱镜光栅是不可或缺的。当前由于光学器件加工领域的工艺及设备的各方因素影响，制作柱镜光栅的母模尺寸有限，市场上能够买到的最大的柱镜光栅的宽度一般在1.4米左右，而实际生产中，经常需要用到宽度较大的柱镜光栅。其中，所述柱镜光栅的宽度方向为柱镜排列的方向。
现有技术中，主要是将至少两个已有的柱镜光栅沿宽度方向进行拼接以形成大尺寸的柱镜光栅。以下为方便说明，以两块柱镜光栅的拼接为例。如图1所示，该方法先将两块宽度较小的柱镜光栅的切面相对放置，然后在两相对切面的缝隙中滴入粘接剂使两切面粘接。显然，由于两块用于拼接的柱镜光栅的切面无法被加工得完美对称，因此粘结部位的缝隙会比较明显，粘接部位的表面形状不易控制，使得生成的大尺寸柱镜光栅无法满足使用时的精度要求，即该方法制作出的大尺寸柱镜光栅的好坏，有赖于对待拼接柱镜光栅的精确切割和对位，对加工设备的要求很高。此外，由于该方法是将两块已有柱镜光栅进行粘接，为保证生成的大尺寸柱镜光栅在接合面处的光学特性与非接合面处的光学特性相一致，必须选择与已有柱镜光栅的折射率相同的粘接剂，显然，这在粘接剂的选取上也有很大困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大尺寸柱镜光栅的制作方法，该方法操作简单，可制作的柱镜光栅的折射率可选范围大，且制作出的柱镜光栅的表面精度高，实用性强。
本发明提供的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，包括以下步骤：
步骤一：水平放置至少两块第一柱镜光栅母模；其中，各第一柱镜光栅母模的柱面母线平行，任意两块所述第一柱镜光栅母模的间距为预定间距；
步骤二：在所述第一柱镜光栅母模的柱面侧涂敷光固化胶，并在所述光固化胶上方覆盖一块基板，辊压所述基板；
步骤三：对每两个相邻的所述第一柱镜光栅母模间隙中的光固化胶进行遮光设置；
步骤四：固化所述基板下方未被遮光的光固化胶，得到粘接于所述基板上、母线相互平行且彼此分离的至少两块第一柱镜光栅子模；
步骤五：在每两块所述第一柱镜光栅子模间隙处填入所述光固化胶，并在所述间隙处填入的光固化胶正上方放置第二柱镜光栅母模；所述第二柱镜光栅母模的柱面与其下方的所述两块第一柱镜光栅子模的柱面互补，且所述第二柱镜光栅母模的宽度大于其下方的所述两块第一柱镜光栅子模的间距；
步骤六：辊压所述第二柱镜光栅母模至其下表面与其下方的两块第一柱镜光栅子模的上表面紧密互补接触；
步骤七：固化所述第二柱镜光栅母模与其下方的两块第一柱镜光栅子模形成的封闭空间内的光固化胶；
步骤八：去除所述第二柱镜光栅母模得到粘接于所述基板上的第二柱镜光栅子模。
所述大尺寸柱镜光栅制作方法中，在所述步骤七之前还包括：清除溢出所述第二柱镜光栅母模与其下方的两块第一柱镜光栅子模边缘的光固化胶。
或者，在所述步骤七之前还包括：对每两块所述柱镜光栅子模间隙之外的光固化胶进行遮光设置；在所述步骤八之后还包括：清除所述第二柱镜光栅子模表面未固化的光固化胶。
任意两块所述第一柱镜光栅母模最接近对方的完整槽面间的距离为所述第一柱镜光栅母模的栅距的正整数倍。
上述第二柱镜光栅母模包含正整数个柱透镜。
本发明提供的另一种大尺寸柱镜光栅制作方法，包括以下步骤：
步骤一：在水平放置的第一柱镜光栅母模的柱面上涂敷光固化胶，并在所述光固化胶上方覆盖一块尺寸远大于所述第一柱镜光栅母模的基板，辊压所述基板；
步骤二：固化所述第一柱镜光栅母模和所述基板之间的光固化胶，得到粘接于所述基板上的一块第一柱镜光栅子模；
步骤三：将所述第一柱镜光栅母模与所述第一柱镜光栅子模局部互补接触放置；
步骤四：在所述第一柱镜光栅母模和所述基板间隙内填满光固化胶，并辊压所述基板；
步骤五：固化所述基板和第一柱镜光栅母模之间的光固化胶；
步骤六：去除所述第一柱镜光栅母模得到粘接于所述基板上的第二柱镜光栅子模。
所述大尺寸柱镜光栅制作方法中，在所述步骤五之前还包括：清除所述基板和所述第一柱镜光栅母模边缘溢出的光固化胶。
或者，在所述步骤五之前还包括：在所述基板上方用遮光板分别对所述第一柱镜光栅子模及溢出所述基板和所述第一柱镜光栅母模边缘的光固化胶进行遮光；在所述步骤六之后还包括：清除所述第二柱镜光栅子模表面未固化的光固化胶。
所述步骤二之前包括：对第一柱镜光栅母模和所述基板之间的光固化胶的平行于所述第一柱镜光栅母模的柱面母线方向的两边缘进行遮光设置。
上述两种大尺寸柱镜光栅制作方法中，所述光固化胶仅能在光照且无氧气接触状态下固化，所述光固化胶与所述基板间的黏附力大于所述光固化胶与所述第一柱镜光栅母模间的黏附力。
本发明提供的方法操作简便，且生成的大尺寸柱镜光栅的所有部位都是采用同一种光固化胶生成的，相对于现有技术，光栅的折射率更为均匀，此外，该方法还可根据需要选择不同折射率的光固化胶进行制作，在折射率的选取上具有很大的灵活性；另外，相对于现有技术，采用本发明提供的方案生成的大尺寸光栅的表面精度得到了很大提高。
附图说明
图1为现有技术中采用粘接方法制作的大尺寸光栅；
图2为本发明实施例1提供的大尺寸柱镜光栅的制作流程图；
图3为图2所示步骤201的实际操作示意图；
图4为图2所示步骤202的实际操作示意图；
图5为图2所示步骤203的实际操作示意图；
图6为图2所示步骤204的实际操作示意图；
图7为图2所示步骤205的实际操作示意图；
图8为采用本发明实施例1提供的方法得到的大尺寸柱镜光栅11的示意图；
图9为对图7所示的光固化胶4的两边缘进行遮光设置的示意图；
图10为本发明实施例2提供的大尺寸柱镜光栅的制作流程图；
图11为图10所示S1001的实际操作示意图；
图12为对图11所示的光固化胶14的平行于第四柱镜光栅母模的柱面母线方向的两个边缘进行遮光设置的示意图；
图13为图12所示的光固化胶14经过固化后得到的第二柱镜光栅子模18的示意图；
图14为图10所示S1003的实际操作示意图；
图15为图10所示S1004的实际操作示意图；
图16为采用本发明实施例2得到的大尺寸柱镜光栅20的示意图；
图17为对图15所示的装置中第二柱镜光栅子模18以及溢出所述第二基板15和第四柱镜光栅母模13边缘的光固化胶进行遮光设置的示意图。
具体实施方式
以下为方便描述，用两块柱镜光栅母模生成大尺寸柱镜光栅为例进行说明。
实施例1
图2所示为本实施例提供的一种大尺寸柱镜光栅的制作流程图，包括以下步骤：
S201：以预定间距水平放置两块第一柱镜光栅母模。
设置时，所述两块第一柱镜光栅母模处于同一水平位置，且两块第一柱镜光栅母模的柱面母线相互平行，并使两块第一柱镜光栅母模不互相接触。任意两块第一柱镜光栅母模最接近对方的完整槽面间的距离为所述第一柱镜光栅母模的栅距的正整数倍。此处所述槽面为：柱镜光栅上两个相邻柱透镜的交界面。较佳地，所述两块第一柱镜光栅母模之间的预定间距通过第三柱镜光栅母模进行确定，如图3所示，将两块第一柱镜光栅母模1平行放置于一玻璃基板3上，且这两块第一柱镜光栅母模1的相对面均为一个完整槽面，则用一块表面形状与所述第一柱镜光栅母模1的表面形状互补的第三柱镜光栅母模2同两块第一柱镜光栅母模1互补放置以确定预定间距。
S202：在所述第一柱镜光栅母模的柱面侧涂敷光固化胶，并在所述光固化胶上方覆盖一块基板，辊压所述基板，使其下方的光固化胶成型。其中，所述光固化胶为现有的任何一种仅能够在无氧气接触状态下采用光照进行固化的胶(该种胶在空气中即使接受光照也不能固化)，且该种光固化胶与所述基板的黏附力大于与所述第一柱镜光栅母模的黏附力。例如：现有的某些氧阻聚紫外光固化胶。所述基板可以为符合上述黏附力要求的玻璃基板或聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terepthalate，PET)薄膜等可作为衬底的物质。图4所示为在图3所示的第一柱镜光栅母模1的上表面涂敷光固化胶4，然后在光固化胶4上方覆盖基板5并辊压基板5后的示意图。
S203：对两块第一柱镜光栅母模间隙中的光固化胶进行遮光设置。
如图5所示：在图4所示的基板5上方正对两块第一柱镜光栅母模1的间隙的位置放置一块遮光片6，且遮光片6的宽度稍大于所述预定间距。
S204：采用所述光固化胶对应的固化光照射所述基板，得到两块粘接于所述基板上、母线相互平行且彼此分离的两块第一柱镜光栅子模。图6所示为将图5所示的基板5下方的部分光固化胶4固化后得到的位于基板5上的两块第一柱镜光栅子模7的结构示意图。
S205：在所述两块第一柱镜光栅子模间隙处填入所述光固化胶，并在所述间隙处填入的光固化胶正上方放置第二柱镜光栅母模。
此步骤中，在所述两块第一柱镜光栅子模间隙处填入的光固化胶体积大于所述间隙的容积。此外，采用的第二柱镜光栅母模的宽度稍大于所述两块第一柱镜光栅子模的间距，且所述第二柱镜光栅母模的柱面与其下方的两块第一柱镜光栅子模的柱面互补(所述第二柱镜光栅母模为前面所述的第三柱镜光栅母模的互补柱镜光栅)。较佳地，所述第二柱镜光栅母模刚好包括正整数个柱透镜，即：所述第二柱镜光栅母模的侧面与所述第一柱镜光栅子模上的完整槽面处于同一平面内。具体可如图7所示：在图6所示的两块第一柱镜光栅子模7的间隙处填入光固化胶4，然后在该光固化胶4上方放置包含4个柱透镜的第二柱镜光栅母模8，并将第二柱镜光栅母模8的柱面与第一柱镜光栅子模7的柱面对准于互补位置。
S206：辊压所述第二柱镜光栅母模直至其下表面与其下方的两块第一柱镜光栅子模的上表面紧密接触。
S207：固化所述第二柱镜光栅母模与其下方的两块第一柱镜光栅子模形成的封闭空间内的光固化胶。
S208：去除第二柱镜光栅母模。如图8所示为最终得到的大尺寸柱镜光栅11的示意图。
上述流程中，如果S205中填入两块第一柱镜光栅子模间隙内的光固化胶过多，则执行S206后部分光固化胶可能会溢出所述第二柱镜光栅母模和其下方的两块第一柱镜光栅子模的外边缘并与空气接触，因此，为避免溢出的光固化胶在S207中被固化，S206之后、S207之前还可包括：
清除溢出所述第二柱镜光栅母模与其下方的两块第一柱镜光栅子模边缘的光固化胶。
或者，对所述两块第一柱镜光栅子模间隙之外的光固化胶进行遮光设置。较佳地，如图9所示，遮光板9和遮光板10的宽度均远大于第一柱镜光栅子模7的栅距，且遮光板9和遮光板10的间距应大于所述两块第一柱镜光栅子模7的间隙并小于所述第二柱镜光栅母模8的宽度。若执行此步骤，则在S208之后，还需要清除得到的第二柱镜光栅子模上未固化的光固化胶。
显而易见，本发明实施例提供的上述柱镜光栅生成方法不仅限于采用两个第一柱镜光栅母模生成一个大尺寸柱镜光栅，本领域技术人员可根据需要的柱镜光栅尺寸和已有的柱镜光栅母模尺寸，在S201中将多个已有的具有相同光栅结构参数的柱镜光栅分别按照预定间距平行放置，并根据后续步骤制作出需要的大尺寸柱镜光栅，在此不在赘述。
本实施例提供的方法操作简便，且生成的大尺寸柱镜光栅的所有部位都是采用同一种光固化胶生成的，相对于现有技术，光栅的折射率更为均匀，此外，该方法还可根据需要选择不同折射率的光固化胶进行制作，在折射率的选取上具有很大的灵活性；再者，该方法采用一个与已生成的柱镜光栅子模的柱面互补的第二柱镜光栅母模作为两块相邻的柱镜光栅子模中间部位的柱镜光栅的母模，相对于现有技术，提高了生成的大尺寸光栅的表面精度。
实施例2
图10所示为本实施例提供的一种大尺寸柱镜光栅的制作流程图，包括以下步骤：
S1001：在水平放置的第四柱镜光栅母模的柱面上涂敷光固化胶，并在所述光固化胶上方覆盖一块尺寸远大于所述第四柱镜光栅母模的第二基板，辊压所述第二基板。其中，所述光固化胶和实施例一中采用的光固化胶一致，所述第二基板尺寸远大于所述第四柱镜光栅母模的尺寸。具体装置示意图如图11所示：第四柱透镜光栅母模13水平放置于玻璃基板12上，在第四柱透镜光栅母模13上表面涂敷有光固化胶14，光固化胶14上方覆盖有第二基板15。
S1002：固化第四柱镜光栅母模和第二基板之间的光固化胶，得到粘接于所述第二基板上的一块第二柱镜光栅子模。
较佳地，为使生成的第二柱镜光栅子模的边缘近似于平面，S1002可包括：
步骤1：对所述第二基板和第四柱镜光栅母模之间的光固化胶的平行于第四柱镜光栅母模的柱面母线方向的两边缘进行遮光设置。较佳地，如图12所示，遮光板16和遮光板17之间的距离为第四柱镜光栅母模13的栅距的正整数倍，且遮光板16邻近遮光板17的一侧边缘与第四柱镜光栅母模的一个完整槽面处于同一平面内(如图中虚线所示)，遮光板17也类似设置。
步骤2：固化所述第四柱镜光栅母模和第二基板之间未被遮光部分的光固化胶，得到粘接于第二基板上的一块第二柱镜光栅子模。图13所示为对图12所示的第二基板15和第四柱镜光栅母模13间的光固化胶14进行固化后得到的第二柱镜光栅子模18的示意图。
S1003：将第二柱镜光栅子模与第四柱镜光栅母模局部互补接触放置。
显然，由于第二柱镜光栅子模为根据第四柱镜光栅母模生成的柱透镜，因此第二柱镜光栅子模的宽度小于所述第四柱镜光栅母模的宽度，则此步骤如图14所示，将第二柱镜光栅子模18的一部分搭在所述第四柱镜光栅母模13上方并使其柱面与第四柱镜光栅母模13的柱面互补，第二柱镜光栅子模18的另一部分的柱面没有与第四柱镜光栅母模13的柱面接触。
S1004：在第四柱镜光栅母模和所述第二基板间隙内填满光固化胶，并辊压第二基板。图15所示为对图14所示的第四柱镜光栅母模13和第二基板15的间隙填满光固化胶19并辊压第二基板15后的示意图。
S1005：固化所述第二基板和第四柱镜光栅母模之间的光固化胶。
S1006：去除第四柱镜光栅母模得到第三柱镜光栅子模。如图16所示为得到的第三柱镜光栅子模20的示意图。显然，第三柱镜光栅子模为将所述第二柱镜光栅子模拓宽后得到的。若需要更大尺寸的柱镜光栅，可将第三柱镜光栅作为第二柱镜光栅，继续返回执行S1003至S1006的操作即可。
图10所示流程中，执行S1004之后，第二基板和第四柱镜光栅母模边缘可能会溢出部分光固化胶，为使S1005实施时第二基板和第四柱镜光栅母模边缘溢出的光固化胶不被固化，图10所示的流程在S1004和S1005之间还可包括步骤：
清除所述第二基板和所述第四柱镜光栅母模边缘溢出的光固化胶。
或者：在第二基板上方用两块遮光板分别对第二柱镜光栅子模及溢出所述第二基板和所述第四柱镜光栅母模边缘的光固化胶进行遮光。较佳地，用于遮挡第二柱镜光栅子模的遮光板的一侧边缘处于第二柱镜光栅子模最接近未固化的光固化胶的完整槽面所处平面内，用于遮挡第二基板和所述第四柱镜光栅母模边缘溢出的光固化胶的遮光板的边缘处于第四柱镜光栅母模的一个完整槽面所处平面内。图17所示为对图15所示的装置中第二柱镜光栅子模18以及溢出所述第二基板15和所述第四柱镜光栅母模13边缘的光固化胶进行遮光设置的示意图，其中，用遮光板21以第二柱镜光栅子模18左侧的第一个完整槽面为边缘面、将第二柱镜光栅子模18进行遮挡，此外，用遮光板22对未固化的光固化胶19的左侧边缘进行遮挡。如执行此步骤，则需要在S1006之后清除所述第三柱镜光栅子模表面上未固化的光固化胶。
本实施例提供的方法操作简便，且生成的大尺寸柱镜光栅的所有部位都是采用同一种光固化胶生成的，相对于现有技术，光栅的折射率更为均匀，此外，该方法还可根据需要选择不同折射率的光固化胶进行制作，在折射率的选取上具有很大的灵活性；再者，该方法采用原来用于生成第二柱镜光栅子模的第四柱镜光栅母模作为拓宽第二柱镜光栅子模时的母模，使得上一次生成的第二柱镜光栅子模和本次生成的柱镜光栅子模的交界处外形更为标准，相对于现有技术，提高了生成的大尺寸光栅的表面精度。
上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本方法的启示下，在不脱离本方法宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1、一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：水平放置至少两块第一柱镜光栅母模；其中，各第一柱镜光栅母模的柱面母线平行，任意两块所述第一柱镜光栅母模的间距为预定间距；
步骤二：在所述第一柱镜光栅母模的柱面侧涂敷光固化胶，并在所述光固化胶上方覆盖一块基板，辊压所述基板；
步骤三：对每两个相邻的所述第一柱镜光栅母模间隙中的光固化胶进行遮光设置；
步骤四：固化所述基板下方未被遮光的光固化胶，得到粘接于所述基板上、母线相互平行且彼此分离的至少两块第一柱镜光栅子模；
步骤五：在每两块所述第一柱镜光栅子模间隙处填入所述光固化胶，并在所述间隙处填入的光固化胶正上方放置第二柱镜光栅母模；所述第二柱镜光栅母模的柱面与其下方的所述两块第一柱镜光栅子模的柱面互补，且所述第二柱镜光栅母模的宽度大于其下方的所述两块第一柱镜光栅子模的间距；
步骤六：辊压所述第二柱镜光栅母模至其下表面与其下方的两块第一柱镜光栅子模的上表面紧密互补接触；
步骤七：固化所述第二柱镜光栅母模与其下方的两块第一柱镜光栅子模形成的封闭空间内的光固化胶；
步骤八：去除所述第二柱镜光栅母模得到粘接于所述基板上的第二柱镜光栅子模。
2、如权利要求1所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，在所述步骤七之前，还包括：清除溢出所述第二柱镜光栅母模与其下方的两块第一柱镜光栅子模边缘的光固化胶。
3、如权利要求1所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，在所述步骤七之前，还包括：对每两块所述柱镜光栅子模间隙之外的光固化胶进行遮光设置；
在所述步骤八之后，还包括：清除所述第二柱镜光栅子模表面未固化的光固化胶。
4、如权利要求1所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，任意两块所述第一柱镜光栅母模最接近对方的完整槽面间的距离为所述第一柱镜光栅母模的栅距的正整数倍。
5、如权利要求1所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，所述第二柱镜光栅母模包含正整数个柱透镜。
6、一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在水平放置的第一柱镜光栅母模的柱面上涂敷光固化胶，并在所述光固化胶上方覆盖一块尺寸远大于所述第一柱镜光栅母模的基板，辊压所述基板；
步骤二：固化所述第一柱镜光栅母模和所述基板之间的光固化胶，得到粘接于所述基板上的一块第一柱镜光栅子模；
步骤三：将所述第一柱镜光栅母模与所述第一柱镜光栅子模局部互补接触放置；
步骤四：在所述第一柱镜光栅母模和所述基板间隙内填满光固化胶，并辊压所述基板；
步骤五：固化所述基板和第一柱镜光栅母模之间的光固化胶；
步骤六：去除所述第一柱镜光栅母模得到粘接于所述基板上的第二柱镜光栅子模。
7、如权利要求6所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，在所述步骤五之前，还包括：清除所述基板和所述第一柱镜光栅母模边缘溢出的光固化胶。
8、如权利要求6所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，在所述步骤五之前，还包括：在所述基板上方用遮光板分别对所述第一柱镜光栅子模及溢出所述基板和所述第一柱镜光栅母模边缘的光固化胶进行遮光；
在所述步骤六之后，还包括：清除所述第二柱镜光栅子模表面未固化的光固化胶。
9、如权利要求6所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，所述步骤二之前包括：对第一柱镜光栅母模和所述基板之间的光固化胶的平行于所述第一柱镜光栅母模的柱面母线方向的两边缘进行遮光设置。
10、如权利要求1或6所述的一种大尺寸柱镜光栅制作方法，其特征在于，所述光固化胶仅能在光照且无氧气接触状态下固化，所述光固化胶与所述基板间的黏附力大于所述光固化胶与所述第一柱镜光栅母模间的黏附力。
Priority Applications (1)
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