CN102582087B

CN102582087B - 一种平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法

Info

Publication number: CN102582087B
Application number: CN201210032050.9A
Authority: CN
Inventors: 李积彬; 王长胜; 娄燕; 王海雄
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: CN102582087A

Abstract

本发明公开了一种平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法，所述制造设备包括：连接挤出机构的注轧嘴和两个反向旋转的轧辊，轧辊表面具有微结构；所述轧辊与注轧嘴靠近或接触，原料通过注轧嘴进入轧辊与注轧嘴形成的空间，经过辊缝轧压后，形成平面显示背光功能模组，并随着轧辊的旋转而剥离。本发明提供的平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法把注射成型机理与轧制成型有机结合起来，与现有的注射成型技术相比，节约约20%～80%以上时间，同时，还有效地缩短更换模具时间，提高了自动化率，减少了人力成本，避免人为因素破坏具有微结构的平面显示背光功能模组，从而提高了成品率，生产出质量稳定的具有微结构的平面显示背光功能模组。

Description

一种平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法

技术领域

本发明涉及平面显示技术领域，特别涉及一种平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法。

背景技术

液晶作为一种特殊的功能材料，具有极其广泛的应用价值。随着以液晶显示器件为主的各类液晶产品的出现和发展，液晶已经深入到各行各业以及社会生活的各个角落。近年来，液晶显示屏幕越来越薄，平面显示模组内部光学结构不断地集成到一块板上以减小体积。具有表面光学微结构的平面显示背光功能模组应运而生，其制作方法也是多种多样，最普遍的使用的方法是注射成型。

注射成型是将透明树脂材料熔融后推进注射成型的模腔内，保持模腔的压力并冷却导光板材料，然后将成型的产品取出。注射成型所使用的装置包括有：模具、沿合模方向或闭模方向驱动的合模装置以及向已合模的模具中注射导光板熔融材料的注射装置等。模具由动模板与定模板构成，在定模板加工出熔融料通过的流道，沿动模板与定模板的分型线制作出浇口与浇道，并且在两模之间形成用于成型制品的内腔。为制成表面具有微结构的平面显示背光功能模组，在动模或定模上制作出相对应的微结构，在注射成型时把这种微结构转印在树脂板表面，待注射件冷却后取出成型好的具有微结构的平面显示背光功能模组。

然而，目前的注射成型方法是一种间歇式生产方法，主要由挤出机构，注射成型机构所构成。这种成型方法有其自身的缺陷：一方面注射成型具有微结构的平面显示背光功能模组一个周期需要时间为15～50秒或更长；另一方面注射成型时不可避免地会产生浇道，浇道与成品一起脱模后还需要熟练的工人切除浇道，增加生产成本。

专利CN1266997A中提出一种丙烯酸树脂平面显示模组的制造方法，即将熔融的丙烯酸树脂以约每秒1000立方厘米的注射率注入模具中。但这种方法并不适合制作具有微结构的平面显示背光功能模组。由此方法制作的平面显示模组尺寸精度差，厚度误差为0.15毫米，根本不能用于生产具有微结构的平面显示背光功能模组。

专利JP106907/2001提出一种用注射成型的方法制造具有微结构的平面显示背光功能模组的方法，其特点是先在模具上刻蚀上花纹（点状或线条），然后进行注射。但是模具内腔面的图案转印率仅为90%左右，转印率偏差为3%左右；厚度为3～20毫米，已不符合平面显示模组轻薄化的要求。

专利1321909A提出用注射成型方法生产对角尺寸为14英寸以上的具有微结构的平面显示背光功能模组制造方法。该方法提出在模具内部模腔面附近设置流体通道，并向其交替通入冷却剂和热媒体来调节模腔内的透明树脂材料的温度，以便于加快成型，减少注射成型时间。但该方法没有提出如何削除快速冷却引起材料收缩而导致具有微结构的平面显示背光功能模组表面花纹变形的方法。

综上所述，现有的生产具有表面微结构的方法有以下几点缺陷：

1）不能实现连续生产，具有微结构的平面显示背光功能模组脱模后依然要靠人工来切除浇道，且在切除浇道时极易破坏表面微结构；

2）不能完全消除导光板残余应力引起的变形，特别是大尺寸具有微结构的平面显示背光功能模组，这种变形尤为明显；

3）产品精度不高，生产具有微结构的平面显示背光功能模组质量不能保证；

4）模具表面微结构转印率低，转印偏差较大；

5）当生产的导光板厚度较小、对角尺寸较大时，存在充填不满的现象，容易产生废品；

6）从模具顶出具有微结构的平面显示背光功能模组时，顶出机构容易破坏表面微结构。

因而，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法。以解决现有技术中采用注射成型方法生产平面显示背光功能模组时，出现的生产效率较低、精度不高等问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种平面显示背光功能模组的制造设备，其特征在于，包括：

连接挤出机构的注轧嘴；

两个反向旋转的轧辊，；

其中，所述轧辊与注轧嘴靠近或接触，原料通过注轧嘴进入轧辊与注轧嘴形成的空间，经过辊缝轧压后，形成平面显示背光功能模组，并随着轧辊的旋转而剥离。

所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其中，所述轧辊的表面具有微结构，用于将轧辊表面的微结构转印到原料表面，形成具有微结构的平面显示背光功能模组。

所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其中，所述两个轧辊之间的距离为可调的，其调节范围在0.2毫米到50毫米之间。

所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其中，所述注轧嘴靠近轧辊的辊端部为半圆形，辊端部与轧辊之间的间隙在0～1毫米之间。

所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其中，所述注轧嘴靠近轧辊的辊端部的半径不小于轧辊半径，且辊端部的弧面所在的圆与轧辊边缘所在的圆为同心圆。

所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其中，所述注轧嘴的下腭长度不小于上腭长度。

所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其中，所述注轧嘴的两侧设置有堵板。

一种平面显示背光功能模组的制造方法，其中，所述方法包括以下步骤：

S1、将原料放入挤出机构，使原料熔融；

S2、熔融状态下的原料在挤出压力作用下通过注轧嘴，进入到两个反向旋转的轧辊之间的辊缝中；

S3、熔融状态下的原料在轧辊表面冷却，同时填充轧辊表面微结构，轧辊表面微结构转印至原料表面；

S4、原料冷却至玻璃化温度以下，形成具有微结构的平面显示背光功能模组，并在轧辊轧制下压缩变形，在轧辊的旋转下剥离轧辊。

所述的平面显示背光功能模组的制造方法，其中，所述步骤S2中两个反向旋转的轧辊表面旋转线速度相同。

所述的平面显示背光功能模组的制造方法，其中，还包括步骤S5、对剥离轧辊的平面显示背光功能模组进行冷却定型和裁切。

本发明提供一种平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法，所述制造设备包括：连接挤出机构的注轧嘴和两个反向旋转的轧辊；所述轧辊与注轧嘴靠近或接触，原料通过注轧嘴进入轧辊与注轧嘴形成的空间，经过辊缝轧压后，形成平面显示背光功能模组，并随着轧辊的旋转而剥离。本发明提供的平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法把注射成型机理与轧制成型有机结合起来，与现有的注射成型技术相比，节约约20%～80%以上时间，同时，还有效地缩短更换模具时间，提高了自动化，减少了人力成本，避免人为因素破坏具有微结构的平面显示背光功能模组，从而提高了成品率，生产出质量稳定的具有微结构的平面显示背光功能模组。

附图说明

图1为本发明的平面显示背光功能模组的制造设备的示意图。

图2是本发明的平面显示背光功能模组的制造设备中轧辊的实施例的示意图。

图3是本发明的平面显示背光功能模组的制造设备中注轧嘴的实施例的示意图。

图4是本发明的平面显示背光功能模组的制造方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。

请参阅图1，其为本发明的平面显示背光功能模组的制造设备的示意图。如图所示，所述平面显示背光功能模组的制造设备包括注轧嘴200和两个反向旋转的轧辊100，所述轧辊与注轧嘴留有一定间隙（当然，轧辊和注轧嘴两者也可以接触)。当原料通过注轧嘴进入轧辊与注轧嘴形成的空间，经过辊缝轧压后，形成平面显示背光功能模组，并随着轧辊的旋转而剥离。

具体来说，所述注轧嘴200连接挤出机构，原料放入挤出机构后，所述挤出机构会将原料加热至熔融状态。这里所述的原料一般是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或聚碳酸脂（PC），但并不仅限于以上两种材料，只要是能满足平面显示背光功能模组的所要求的物理性能的物质即可，例如聚丙烯、聚乙烯ABS树脂等，也可是两种或多种物质的混合体。在把原料加入挤出机构前，要充分干燥物料并经混练保证原料均匀。然后再把原料加入挤出机构，经过加热，使原料在挤出前处于熔融态；加热温度要高于熔融态与高弹态的临界温度，小于原料分解的温度，使熔融态原料粘度达到注射成型所需要的粘度；原料在进入注轧嘴之前前要保持一定的压力。加热方式可以采用目前广泛应用的螺杆挤出机及加热装置，只要使物料处于熔融态即可；也可采用多段加热方式，确保熔融料具有良好的流动性能，便于注射成型。另外，加热温度随着材料的不同而不同；透明树脂材料可采用聚甲基丙基酸甲酯（PMMA）、聚碳酸脂（PC）及其它可以用作具有微结构的平面显示背光功能模组材料的光学材料；由于各种物质的属性不同，最终注射时的温度也会有所不同。

请继续参阅图1，当熔融态的原料10在挤出压力的作用下，通过注轧嘴200进入相对旋转的两个轧辊100之间的棍缝中，这一过程与注射成型填充模腔类似，是原料在一定压力下极短的时间内填充轧辊100表面及轧辊间隙；随着轧辊100旋转，原料温度由熔融态温度直接下至到玻璃化温度以下（即由熔融态的原料10经过高弹态的原料11变为玻璃态的平面显示背光功能模组12），同时，随着轧辊100的不断旋转以及不断的来料（通过注轧嘴200），成型后的平面显示背光功能模组12不断地从两轧辊100之间的辊缝中出来；这一过不仅保证了在注轧嘴200与轧辊100之间的连续注射成型，同时也为该成型过程提供了一定压缩变形，保证转印率。

更进一步地，所述轧辊100的表面还可以具有微结构110，如图2所示，用于将轧辊100表面的微结构110转印到原料表面，形成具有微结构的平面显示背光功能模组（单面或者双面）。注轧辊表面的微结构110可以采用多种加工方式加工，如电铸、激光加工、微雕等技术，待微结构加工后，表面要镀一层镍或铬，保证其外表硬度。轧辊内部要通冷却剂，可以是冷水，也可以是液氮，只要能保持轧辊温度在20℃～35℃即可。

另外，轧辊旋转速度要保证原料冷却速度，一般来说，在线速度每分钟1～50米之间，同时，速度大小也与平面显示背光功能模组厚度大小相关。轧辊之间的距离直接决定着具有微结构的平面显示背光功能模组的厚度，厚度控制与注轧力大小密切相关，厚度控制精度要求非常高，可采用带反馈装置的液压伺服机构，厚度控制精度可达到0.1～50微米。辊缝间隙可在两辊之间设置光栅尺测量，便于调节所述两个轧辊之间的距离，其调节范围在0.2毫米到50毫米之间。两个反向旋转的轧辊表面旋转线速度也应当相同，速度误差在0.01～1mm/s之间，可通过两个伺服电机与注轧辊直联来实现；注轧辊内部结构设计成容易散热的结构。

如图3所示，所述注轧嘴200靠近轧辊的辊端部210为半圆形，辊端部与轧辊之间的间隙在0～1毫米之间。一方面防止其破坏轧辊表面微结构，另一方面与旋转的轧辊构成一密闭空间；再则，注轧嘴两侧也可加装堵板，防止熔融原料从轧辊侧面流出；注轧嘴可用耐高温橡胶或其它材料制作，但其硬度不能高于轧辊表面硬度。

请继续参阅图3，所述注轧嘴靠近轧辊的辊端部210的半径R₂不小于轧辊半径，且辊端部210的弧面所在的圆与相靠近的轧辊边缘所在的圆为同心圆，即具有相同的圆心（如图所示，分别为O₂和O₁）。更进一步地，所述注轧嘴200的下腭比上腭长（即图中所示的l₁的长度大于l₂）。

另外，本发明还提供了一种平面显示背光功能模组的制造方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

S1、将原料放入挤出机构，使原料熔融；

因其中具体步骤都在上述平面显示背光功能模组的制造设备中，做了详细描述，再这里就不再一一赘述了。

应当注意地是，刚从注轧辊剥离的具有微结构的平面显示背光功能模组温度高于室温，要经过冷却后才能完全定型。冷却可采用多种方式，如自然冷却、吹冷气、液氮等，随后在两胶辊的牵引下进行表面贴膜，保护具有微结构的平面显示背光功能模组表面微结构。在牵引辊、贴膜辊轻微压力下具有微结构的平面显示背光功能模组内的残余应力会完全消除。然后还可以根据需要在任意长度上进行裁剪，概括地说，所述制造方法还可以包括步骤S5、对剥离轧辊的平面显示背光功能模组进行冷却定型和裁切。在实际生产中，能连续生产出具有单面或双面微结构的平面显示背光功能模组，每分钟约1～50米。

综上所述，本发明提供的平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法，所述制造设备包括：连接挤出机构的注轧嘴和两个反向旋转的轧辊，；所述轧辊与注轧嘴靠近（即留有一定间隙）或接触，原料通过注轧嘴进入轧辊与注轧嘴形成的空间，经过辊缝轧压后，形成平面显示背光功能模组，并随着轧辊的旋转而剥离。本发明提供的平面显示背光功能模组的制造设备及制造方法从源头上创新了具有微结构的平面显示背光功能模组制作的方法，把注射成型机理与轧制成型有机结合起来，可把现有生产导光板间歇式生产方式变为连续生产方式。与注射成型相比，节约约20%～80%以上时间；同时，可在同台设备上生产出不同长度规格的具有微结构的平面显示背光功能模组；不同微结构平面显示背光功能模组只需更换相对应的轧辊，重设参数即可，这样可以有效地缩短更换模具时间；另外，用此方法可提高设备自动化，减少人力成本，避免人为因素破坏具有微结构的平面显示背光功能模组，提高导光板成品率，生产出质量稳定的具有微结构的平面显示背光功能模组。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种平面显示背光功能模组的制造设备，其特征在于，包括：

连接挤出机构的注轧嘴；

两个反向旋转的轧辊；

其中，所述轧辊与注轧嘴之间有一间隙，原料在挤出压力的作用下，通过注轧嘴进入轧辊与注轧嘴形成的空间，经过相对旋转的两个轧辊之间的辊缝轧压后，形成平面显示背光功能模组，并随着轧辊的旋转而剥离；

所述注轧嘴的两侧设置有堵板；

所述轧辊的表面具有微结构，用于将轧辊表面的微结构转印到原料表面，形成具有微结构的平面显示背光功能模组；

所述两个轧辊之间的距离为可调的，其调节范围在0.2毫米到50毫米之间；所述注轧嘴靠近轧辊的辊端部为半圆形，辊端部与轧辊之间的间隙在0～1毫米之间；所述注轧嘴与旋转的轧辊构成一密闭空间。

2.根据权利要求1所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其特征在于，所述注轧嘴靠近轧辊的辊端部的半径不小于轧辊半径，且辊端部的弧面所在的圆与相靠近的轧辊边缘所在的圆为同心圆。

3.根据权利要求2所述的平面显示背光功能模组的制造设备，其特征在于，所述注轧嘴的下腭长度不小于上腭长度。

4.一种平面显示背光功能模组的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将原料放入挤出机构，使原料熔融；

S4、原料冷却至玻璃化温度以下，形成具有微结构的平面显示背光功能模组，并在轧辊轧制下压缩变形，在轧辊的旋转下剥离轧辊；

所述注轧嘴的两侧设置有堵板;

所述步骤S2中两个反向旋转的轧辊表面旋转线速度相同;

还包括步骤S5、对剥离轧辊的平面显示背光功能模组进行冷却定型和裁切;

所述两个轧辊之间的距离为可调的，其调节范围在0.2毫米到50毫米之间；所述注轧嘴靠近轧辊的辊端部为半圆形，辊端部与轧辊之间的间隙在0～1毫米之间。