CN101655571A - 一种柱镜光栅的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱境光栅的制作方法，将等直径的圆柱形条状物平行的粘附于一平面基材上；在所述平面基材具有圆柱形条状物的一面涂UV胶，并覆盖透明薄膜；在所述薄膜的上面覆盖掩膜后进行紫外光照射，所述掩膜包括交替形成的条形的透光区和非透光区，取下掩膜并揭下所述薄膜层得到光栅半成品，所述光栅半成品包括薄膜层及薄膜层上间隔排列的柱境；取粘附有圆柱形条状物的平面基材，在具有圆柱形条状物的一面涂UV胶，将所述光栅半成品放置到所述UV胶上，且没有柱境的一面朝上，再在所述光栅半成品上方放置所述掩膜后进行UV照射，取下掩膜并揭下所述薄膜层得到光栅。利用本发明的方法，可以极大降低模具加工带来的复杂性及制作成本。

Description

一种柱镜光栅的制作方法

技术领域

本发明涉及光栅制作领域，尤其涉及一种柱镜光栅的制作方法。

背景技术

目前柱境光栅的生产工艺日趋成熟和多样，尤其是采用UV固化胶(紫外光照射固化胶)制作柱境光栅的工艺越来越受到关注和发展。UV固化胶是由预聚物，活性单体，光引发剂等主成分配以稳定剂、流平剂等助剂组成。其在适当波长的UV光照射下，光引发剂迅速生成自由基或离子，引发预聚物和活性单体聚合交联成固化膜。由于其加工简单，固化速度快，生产效率高，固化膜透光率高，收缩率低，加工精度高，容易加工成膜材且方便运输等优点而得到广泛的应用。

下面阐述现有的一种柱境光栅的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：在模具上涂布UV固化胶。将UV固化胶涂布于柱状微凹形阵列模具上，在UV固化胶上面覆盖一层PET(聚苯二甲酸乙二醇酯)或PP(聚丙烯)等柔性基底材料，通过调整好间距的辊压机或覆膜机滚压平整，多余胶量被挤出；也可以将UV固化胶涂布后经过间距合适的UV辊涂机使UV固化胶自然流平。涂布完成后的结构图如图1所示，其中附图标记1为柱状微凹形阵列模具；附图标记2为隔离膜(这是为了更加容易从模具上剥离柱境光栅，不是必须的)；附图标记3为UV固化胶；附图标记4为基底材料。

步骤二：紫外光固化。将涂布完成的微凹形阵列模具放置在无氧环境中，如氮气环境等，用紫外灯照射使UV固化胶固化。固化后的结构如图2所示。

步骤三：剥离。可以人工剥离也可以机械剥离得到柱境光栅。剥离后的结构如图3所示。

由于上述现有的柱境光栅制作方法使用的模具通常为金属模具，将铜锌合金，铸铁等做基材，置于超高精度的机器上，用金刚石刀具对基材表面进行切割成柱形图案或用制作好的金刚石磨盘把基材表面打磨成柱形结构，该过程需多次更换刀具/磨盘和多次测试、调整走刀/磨盘精度，因此，金属模具的制作工艺非常复杂，制作成本高，制作时间长，模具精度不易控制而且只能加工凹形阵列模具，对凸形阵列模具无法加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的柱境光栅的制作方法，该方法可以降低对模具加工的要求，减少模具制作时间，极大的降低生产成本。

为实现本发明的目的，提供一种柱境光栅的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：将等直径的圆柱形条状物平行的粘附于一平面基材上；

步骤2：在所述平面基材具有圆柱形条状物的一面涂UV胶，并覆盖透明薄膜；

步骤3：在所述薄膜的上面覆盖掩膜后进行紫外光照射，所述掩膜包括交替形成的条形的透光区和非透光区，所述掩膜透光区的中心线与所述圆柱形条状物的中心轴对准；

步骤4：取下掩膜并揭下所述薄膜层得到光栅半成品，所述光栅半成品包括薄膜层及薄膜层上间隔排列的柱境；

步骤5：取粘附有圆柱形条状物的平面基材，在具有圆柱形条状物的一面涂UV胶，将所述光栅半成品放置到所述UV胶上，且没有柱境的一面朝上，再在所述光栅半成品上方放置所述掩膜后进行UV照射，其中，所述光栅半成品的柱境中心线与掩膜的非透光区的中心线及圆柱形条状物的间距的中心线位置对准；

步骤6：取下掩膜并揭下所述薄膜层得到光栅。

所述圆柱形条状物可以为金属材料。

所述圆柱形条状物可以为非金属材料。

所述薄膜层可以是PET、PP、PC等透明柔性基材。

所述平面基材可以是金属板、玻璃板或石英板。

本发明的上述制作方法，使得在制作光栅过程中，降低对模具加工的要求，极大的减少生产成本。

附图说明

图1为现有技术中在模具上涂布UV固化胶后的结构示意图；

图2为现有技术中紫外固化UV固化胶后的结构示意图；

图3为现有技术中剥离柱境光栅示意图；

图4为本发明制作工艺中将等直径的圆柱形金属平行的粘附在平面基材上的结构示意图；

图5为本发明制作工艺中在所述平面基材具有金属丝的一面涂UV胶后的结构示意图；

图6为本发明制作工艺中覆盖了掩膜后的结构示意图；

图7为本发明制作工艺中紫外线照射示意图；

图8为本发明制作过程当中的光栅半成品示意图；

图9为本发明制作工艺中利用光栅半成品制作光栅的示意图；

图10为金属丝半径及间距与要制作的光栅的拱宽和拱高示意图

图11为理论计算示意图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明的实施例。

本发明中的柱境光栅的制作方法包括如下步骤：

步骤1：将等直径的圆柱形金属丝(本实施例中采用金属材质，也可以采用非金属材质，例如玻璃等)平行的粘附在平面基材上；

如图4所示，取适合的圆柱形金属丝5(如铜丝等)按一定的间隔距离平行的粘附在平面基材6上，平面基材6可以是金属板、玻璃板或石英板等；

步骤2：在所述平面基材具有金属丝的一面涂UV胶并覆盖透明薄膜；

如图5所示，在上述平面基材具有金属丝的一面均匀涂上UV胶7，用无色透明的PET薄膜8均匀的覆盖在所述UV胶上面；

步骤3：覆盖掩膜并进行UV照射；

在所述PET薄膜的上面覆盖一层掩膜9，掩膜的结构如图6所示，包括交替形成的条形的透光区91和非透光区92，圆柱金属丝的直径及排放间隔决定掩膜透光区和非透光区的宽度，当然了，所需柱境光栅的参数决定了选择圆柱金属丝的直径和排放间隔；所述掩膜透光区的中心线与所述圆柱形条状物的中心轴上下对准，或者说所述中心线与所述中心轴位于一个垂直平面内；接着用平行紫外光装置10进行照射，如图7所示，则透光区域的UV胶发生固化，遮挡区域没有固化。

步骤4：取下掩膜并揭下PET薄膜层(脱膜)，得到凹光栅半成品，如图8所示，所述光栅半成品包括薄膜层8及薄膜层上间隔排列的柱境，如果光栅表面沾有没有固化的UV胶，可以用溶剂洗净；

步骤5：制作凹光栅

取粘附有圆柱形条状物的平面基材，在具有圆柱形条状物的一面涂UV胶，将步骤4得到的凹光栅半成品按图9所示位置辊压到到所述UV胶上，凹光栅半成品没有柱境的一面朝上，使得UV胶均匀地覆盖。再按图9所示位置放置掩膜后进行UV照射，如图所示，所述凹光栅半成品的柱境中心线与掩膜的非透光区的中心线及圆柱形条状物的间距的中心线上下对准，或者说三者位于垂直平面内，凹光栅半成品柱境间距的中心线与掩膜的透光区的中心线及圆柱形条状物的中心轴上下对准；

步骤6：取下掩膜并揭下PET薄膜层(脱膜)，得到凹光栅，如图10所示，如果光栅表面沾有没有固化的UV胶，可以用溶剂洗净。

采用本发明制作方法获得的凹光栅也可以用来作为模具，利用现有的光栅制作工艺就能制作出凸光栅。这里就不在一一赘述了。

下面具体说明如何选取圆柱形金属丝的半径及放置间距。设定光栅的拱宽为a和拱高为b，选用的金属圆柱的半径为r和间距h。如图11所示，对于直角三角形OAB有：

OA²+AB²＝OB²

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{OO}}^{\′}=h+2r\\ {\mathrm{OO}}^{\′}=H=\mathrm{AB}+\mathrm{BC}+\mathrm{CD}=2a\end{array}\right.$

导出：(r-b)²+(a/2)²＝r²    h＝2a-2r即：

$\left\{\begin{array}{c}{(r-b)}^2+{(a/2)}^2=r^2\\ h=2a-2r\end{array}\right.$

解得：

$\left\{\begin{array}{c}r=\frac{a^2}{8b}+\frac{b}{2}\\ h=2a-b-\frac{a^2}{4b}\end{array}\right.$

例：要制作拱宽a为358μm，拱高b为76μm的柱镜光栅，由

$\left\{\begin{array}{c}r=\frac{a^2}{8b}+\frac{b}{2}\\ h=2a-b-\frac{a^2}{4b}\end{array}\right.$ 得出 $\left\{\begin{array}{c}2r=498\mathrm{\μm}\\ h=218\mathrm{\μm}\end{array}\right.$

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 (5)

1、一种柱境光栅的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：将等直径的圆柱形条状物平行的粘附于一平面基材上；

步骤2：在所述平面基材具有圆柱形条状物的一面涂UV胶，并覆盖透明薄膜；

步骤3：在所述薄膜的上面覆盖掩膜后进行紫外光照射，所述掩膜包括交替形成的条形的透光区和非透光区，所述掩膜透光区的中心线与所述圆柱形条状物的中心轴对准；

步骤4：取下掩膜并揭下所述薄膜层得到光栅半成品，所述光栅半成品包括薄膜层及薄膜层上间隔排列的柱境；

步骤5：取粘附有圆柱形条状物的平面基材，在具有圆柱形条状物的一面涂U V胶，将所述光栅半成品放置到所述UV胶上，且没有柱境的一面朝上，再在所述光栅半成品上方放置所述掩膜后进行UV照射，其中，所述光栅半成品的柱境中心线与掩膜的非透光区的中心线及圆柱形条状物的间距的中心线位置对准；

步骤6：取下掩膜并揭下所述薄膜层得到光栅。

2、根据权利要求1所述的一种柱境光栅的制作方法，其特征在于，所述圆柱形条状物为金属材料。

3、根据权利要求1所述的一种柱境光栅的制作方法，其特征在于，

所述圆柱形条状物为非金属材料。

4、根据权利要求1所述的一种柱境光栅的制作方法，其特征在于，所述薄膜层为PET薄膜或聚丙烯薄膜。

5、根据权利要求1所述的一种柱境光栅的制作方法，其特征在于，所述平面基材为金属板、玻璃板或石英板。

Images