CN102962994A

CN102962994A - 在导光体表面实现光学图形的加工方法及加工装置

Info

Publication number: CN102962994A
Application number: CN2012104853288A
Authority: CN
Inventors: 田耕; 何志能
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-03-13

Abstract

本发明公开了在导光体表面实现光学图形的加工方法及加工装置，包括如下步骤，固定导光体；在滚轮表面贴有带图形结构的金属模仁片，或者在滚轮表面加工使得滚轮表面带有图形结构，将该滚轮设置在导光体上方；将滚轮表面加热到转印的预定温度和/或使导光体表面的温度达到转印的预定温度；控制滚轮在导光体表面进行滚压，使滚轮表面金属模仁片的图形结构或滚轮表面的图形结构转印到导光体表面。加工装置，包括有用于定位导光体的定位机构和滚轮机构，滚轮机构的滚轮表面设有图形结构；所述滚轮机构连接有控制系统，控制系统用于控制滚轮表面与导光体表面按照预定压力进行滚压，在导光体表面形成转印图形结构。生产成本低，能耗低。

Description

在导光体表面实现光学图形的加工方法及加工装置

技术领域

本发明涉及到导光体技术领域，尤其是在导光体表面实现光学图形的加工方法及加工装置。

背景技术

通常的注塑或者印刷方式是实现导光体表面光学图形的主要方法，但是，注塑方式对不同尺寸的导光体需要开发相应的模具，成本高昂，开发周期较长，且大面积超薄型的导光板所需要的注塑设备一般都为日本进口，价格昂贵。而印刷方式的导光板厚度较厚，一般在2mm以上，油墨的光学网点较大，是本发明专利申请光学元件面积的上百倍，油墨的使用对生产环境的影响加大，气味较重，影响员工的健康。

现有技术中有人在一个透明导光体上涂布一层透明的UV固化光敏胶，将带有图形的滚轮在上面做一次均匀的压印，使得图形转写到UV胶上，然后将此膜片用UV光照射，使得光敏胶硬化，从而得到带有图形化的导光体，但是此方式的良率较低，成本也较高。

专利公开号CN200610081049.X的发明专利公开了一种导光板加工方法，其具有如下特点：

1、该专利方法所用的原料是粒子状态，通过挤出机进行熔融和挤压过程得到的是无限长度的导光板素材。缺点是设备投资大，能耗大，无法实现小批量加工。

2、此方法所使用的滚轮组为两个，相互对夹导光板而使得滚轮微结构转写。由于此系统与挤出机联为一个整体，所以一旦出现问题需要停机，其已经挤出的导光板素材由于迅速冷却硬化而不得不报废。

3、该专利方法所使用的滚轮为一体结构，其微结构是加工在滚轮外围的表面上的。这样的滚轮成本很高，需要在表面镀铜或者镀镍，然后再用精密昂贵的CNC系统进行雕刻，实现凸点型的微结构难度十分大，所以开发周期长，价格贵，维护保养困难。

4、该方法生产出的是连续的素材，需要在后段进行裁切，且裁切前还有必要的冷却环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单，快速，低能耗，无污染，使用一个可更换图形的滚轮，直接在片状的导光体表面滚动，滚动过程中压力速度温度可控，使得滚轮表面的图形微结构转写到导光体表面，形成光学图形的光学图形的加工方法及加工装置。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：在导光体表面实现光学图形的加工方法,包括如下步骤，

步骤一：固定导光体；

步骤二：在滚轮表面贴有带图形结构的金属模仁片，或者在滚轮表面加工使得滚轮表面带有图形结构，将该滚轮设置在导光体上方；

步骤三：将滚轮表面加热到转印的预定温度和/或使导光体表面的温度达到转印的预定温度；

步骤四：控制滚轮在导光体表面进行滚压，使滚轮表面金属模仁片的图形结构或滚轮表面的图形结构转印到导光体表面。

带有图形的滚轮配合坚硬平台来挤压导光体表面，使得导光体表面转写上滚轮的图形，此工艺是简单高效低成本的方法

本实施例还提供了应用上述方法的在导光体表面实现光学图形的加工装置，包括有用于定位导光体的定位机构和设置在导光体上方的滚轮机构，所述滚轮机构的滚轮表面设有图形结构，所述图形结构为贴在滚轮表面的金属模仁片或通过在滚轮表面直接加工得到的图形结构；所述滚轮机构连接有控制系统，控制系统用于控制滚轮表面与导光体表面按照预定压力进行滚压，在导光体表面形成转印图形结构。

所述定位机构包括定位平台、卡板和挡板，所述导光体一端靠在挡板上，另一端由卡板卡接。

所述定位平台还与抽真空设备或加热设备连接。通过抽真空使得导光体表面更加洁净，没有杂质，方便图形结构的转印，而加热设备能软化导光体表面，使得图形结构更容易转印到导光体表面上。

所述滚轮机构还包括支架，支架与控制系统连接，滚轮两端连接在支架上。

所述控制系统还包括具有给滚轮表面温度加热到预定温度的温控模块。

本发明中的金属模仁片为本申请人根据2012年6月27日申请的专利号为201210217175.9、专利名称为“一种用于制作出带有光学元件图形结构的金属基板的方法及实现该方法碰撞过程的装置”的发明专利中制作方法得到，其技术方案为：

一种制作带有光学元件图形结构的金属基板的方法，包括以下步骤：

步骤一：将基板置于平台上，在信息处理系统中预设碰撞图案；

步骤二：根据信息处理系统中形成预设碰撞图案的坐标位置和大小，控制碰撞振荡装置和基板的相对运动，并使碰撞振荡装置撞击基板,在基板上得到符合预设碰撞图案的碰撞单元结构；

或将波长大于335纳米的激光器与信息处理系统连接，根据信息处理系统中形成预设碰撞图案的坐标位置和大小，控制激光器和基板的相对运动，并使激光器以高于15KHZ的脉冲频率轰击基板表面，一个或者多个脉冲生成一个或多个微小结构，在基板上得到符合预设碰撞图案的碰撞单元结构；

步骤三：通过金属沉积工艺将基板的表面沉积金属，达到预定厚度后，进行金属层与基板的分离，得到基板的金属复制品或者金属镜像复制品，该基板的金属复制品或者金属镜像复制品表面形成有与碰撞单元结构相对应的光学元件阵列。

上述基板的金属复制品或者金属镜像复制品即为本发明申请的金属模仁片。

与CN200610081049.X专利相比，本发明专利具有如下特点：

1、本方法用的原料是是现成透明的板材，不必加热熔融，并且外形已经裁切好，使用简单，产量可多可少，不受限制。

2、本方法是导光体放于一个平台上固定，滚轮的动作是靠近导光体，开始滚压，离开导光体，并且一直循环。这样的好处是一旦发现问题可以随时停机进行故障的排除，没有物料的损失。

3、本方法滚轮与微结构层本身是分离的，在使用的时候将带有微结构图形的金属层通过特别的方法包裹与滚轮的外围，相对于整体的滚轮，图形换版速度快，图形实现方式成本低，实现凹凸型的微结构非常容易，所以开发周期短，价格低，维护方便。

4、本方法使用的原料是已经裁切好的板材，所以经过滚轮后即成为成品，也没有冷却的必要。

综上的话，由于制造方式的不同，CN200610081049.X专利可以适应大量单一规格的产品生产，现实中至少是上万片的生产才能抵消成本，设备投资昂贵。

本工艺方法相对从物料到流程上都有很大的区别，且设备简单投资小，适应性强，从上万片的生产到几百甚至几十片的生产都可以轻松的适应。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：设备相对注塑机台简单，开发不同尺寸的产品成本低廉，开发周期短，产品灵活性强，不需要增加其他的原物料，生产成本底，能耗低。

附图说明

图1为导光体与滚轮相对位置结构示意图；

图2为加工装置对导光体表面进行滚压之前的示意图；

图3为滚轮滚压到导光体表面示意图；

图4为滚轮表面的图形转印到导光体表面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

本实施例提供了一种在导光体表面实现光学图形的加工方法,通过在导光体大平面上做出图形结构，使得大平面上出现发光的图形，包括如下步骤，

步骤一：固定导光体3；

步骤二：在滚轮11表面贴有带图形结构111的金属模仁片，或者在滚轮表面直接通过机械加工使得滚轮表面带有图形结构111，将该滚轮11设置在导光体3上方；

步骤三：将滚轮11表面加热到转印的预定温度和/或使导光体3表面的温度达到转印的预定温度；

步骤四：控制滚轮11在导光体3表面进行滚压，使滚轮3表面金属模仁片的图形结构111或滚轮表面的图形结构111转印到导光体表面形成转印图形结构31。

本实施例步骤二中的金属模仁片为本申请人根据2012年6月27日申请的专利号为201210217175.9、专利名称为“一种用于制作出带有光学元件图形结构的金属基板的方法及实现改方法碰撞过程的装置”的发明专利中制作方法得到，其技术方案包括以下步骤：

上述基板的金属复制品或者金属镜像复制品即为本发明申请的金属模仁片,该基板的金属复制品或者金属镜像复制品表面形成有与碰撞单元结构相对应的光学元件阵列即为金属模仁片上的图形结构111。

本实施例，步骤二中可以在在滚轮表面直接通过机械加工使得滚轮表面带有图形结构111，机械加工为现有常见的技术，它是以金刚石为刀刃的刀具固定在一个可以快速伸缩的机构上，方向对准滚轮的圆心方向，然后将刀尖的行程终点设定在光学元件所需的深度面上，滚轮以一定的速度旋转，而刀具伸缩装置则平行于滚轮轴心线的方向做移动，在两者相对的运动过程中，控制系统会识别事先设计好的图形档案里的每一个元件的坐标位置，并在相应的位置上驱动刀具顶端达到滚轮表面以下的位置，对滚轮表面进行切削或碰撞，逐渐地将整个图形档案形成与滚轮表面。

请参阅图1到图4所示，本实施例还提供了一种在导光体表面实现光学图形的加工装置，包括有用于定位导光体3的定位机构2和设置在导光体3上方的滚轮机构1，滚轮机构1的滚轮11面设有图形结构111，该图形结构111可为如下两种方式得到：为贴在滚轮11表面的金属模仁片或通过在滚轮11表面直接加工得到的图形结构；滚轮机构1连接有控制系统，控制系统用于控制滚轮11在定位机构2上方按照预定轨迹进行移动，同时控制滚轮11的表面与导光体3表面按照预定压力进行滚压，在导光体3表面形成转印图形结构31。上述控制系统控制物体的前后上下左右的运动，属于常规技术，在此未对控制系统做描述，控制系统通过计算机编程可以精确的控制物体的行程。

定位机构2包括定位平台21、卡板22和挡板23，导光体3一端靠在挡板23上，另一端由卡板22卡接。

定位平台21还与抽真空设备或加热设备连接。

滚轮机构1还包括支架12，支架12与控制系统连接，滚轮11两端连接在支架12上。

所述控制系统还包括具有给滚轮11表面温度加热到预定温度的温控模块。温控模块的嵌入属于现有技术，因此图中未有标示。

请结合图3所示，本实施例具体工作时，支架12在控制系统控制下与定位平台21按照可控的预定速度相对移动，使得滚轮11在导光体3表面滚动，且压力均匀，图形转写的过程完毕后，滚轮机构2与导光体3分离并重新回到初始位置。

请结合图4所示，经过图3的过程，导光体3的表面形成了带有图形化的光学元件集合，即转印的图形结构31，此时，滚轮机构2的角度回到初始状态，准备进行下一次转写。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims

1.在导光体表面实现光学图形的加工方法,其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：固定导光体；

步骤二：在滚轮表面贴有带图形结构的金属模仁片，或者在滚轮表面加工使得滚轮表面带有图形结构，将该滚轮置于导光体上方；

2.在导光体表面实现光学图形的加工装置，其特征在于：包括有用于定位导光体（3）的定位机构（2）和设置在导光体（3）上方的滚轮机构（1），所述滚轮机构（1）的滚轮（11）表面设有图形结构（111），所述图形结构（111）为贴在滚轮（11）表面的金属模仁片或通过在滚轮（11）表面直接加工得到的图形结构；所述滚轮机构（1）连接有控制系统，控制系统用于控制滚轮（11）表面与导光体（3）表面按照预定压力进行滚压、在导光体（3）表面形成转印图形结构（31）。

3.如权利要求2所述的在导光体表面实现光学图形的加工装置，其特征在于：所述定位机构（2）包括定位平台（21）、卡板（22）和挡板（23），所述导光体（3）一端靠在挡板（23）上，另一端由卡板（22）卡接。

4.如权利要求3所述的在导光体表面实现光学图形的加工装置，其特征在于：所述定位平台（21）还与抽真空设备或加热设备连接。

5.如权利要求2所述的在导光体表面实现光学图形的加工装置，其特征在于：所述滚轮机构（1）还包括支架（12），支架（12）与控制系统连接，滚轮（11）两端连接在支架（12）上。

6.如权利要求2所述的在导光体表面实现光学图形的加工装置，其特征在于：所述控制系统还包括具有给滚轮（11）表面温度加热到预定温度的温控模块。