CN103753801B - 具有光学结构的光学板压出方法及模具组合 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有光学结构的光学板压出方法及模具组合,该具有光学结构的光学板压出方法包括以下步骤:对光学板加热以使其软化。使用凸模具与凹模具对应地压合已软化的光学板;利用凸模具在光学板上形成凹陷的分光结构;利用凹模具在光学板上接收凸模具压出凹陷的分光结构时产生的挤料,进而形成凸出的展光结构。凹陷的分光结构的体积等于凸出的展光结构的体积,且凹陷的分光结构的深度不大于光学板的厚度。本方案的具有光学结构的光学板压出方法及模具组合通过凸模具和凹模具以压出的方式来形成具有光学结构的大尺寸光学板,且压出后的光学板仍具有足够的机械强度而不易发生变形或破裂的情形。
Description
技术领域
本发明关于一种光学板压出方法以及上述压出方法所使用的模具组合,且特别关于一种具有光学结构的光学板压出方法以及上述压出方法所使用的模具组合。
背景技术
为使光学板具有较好的光学特性,一般会在光学板上制作多种光学结构,例如分光结构、展光结构等。常见的一种做法是使用射出成型制程来制作上述光学结构,其可通过模具形状设计,将塑料完整注入并填满模具,就可以得到任意形状和体积的光学结构。以常见的凹陷结构与凸出结构为例,通过射出成型制作所制得的凹陷结构与凸出结构,其形状和体积可以任意搭配,故能够制作出多样化的光学板。
不过,由于射出成型所使用的模具会比其所成型的光学板的体积相对大许多,因此通常用来制作体积较小的光学板,如小尺寸光学板。若是要制作大尺寸光学板,则射出成型所使用的模具将会过大而难以实施,同时还会面临到塑料不易填满模具空间、注料时间过长、加热模具或冷却模具不易等问题。因此,射出成型制程不适合大尺寸光学板的制作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术中射出成型制程所使用的模具不适合制作大尺寸光学板的缺陷,提供一种具有光学结构的光学板压出方法和模具组合。
本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的:
一种具有光学结构的光学板压出方法,其特点在于,其包括以下步骤:
提供一光学板;对该光学板加热以使其软化;使用一凸模具与一凹模具于该光学板的两侧,对应地压合已软化的该光学板;利用该凸模具在该光学板上形成一凹陷的分光结构,该凹陷的分光结构具有一顶点、一第一圆形假想底面以及一连接该顶点和该第一圆形假想底面的第一环状侧面;以及利用该凹模具在该光学板上接收该凸模具压出该凹陷的分光结构时产生的挤料,进而形成一凸出的展光结构,该凸出的展光结构具有一圆形顶面、一第二圆形假想底面以及一连接该圆形顶面和该第二圆形假想底面的第二环状侧面;
其中,该凹陷的分光结构的体积Ta等于该凸出的展光结构的体积Tb,且该凹陷的分光结构的深度不大于该光学板的厚度。
较佳地,该凹陷的分光结构通过该顶点与该第一圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第一环状侧面具有两弧形侧边,任一该弧形侧边满足曲线方程式:其中r为该第一圆形假想底面的半径,h为该凹陷的分光结构的深度,该凹陷的分光结构的体积
较佳地,该凸出的展光结构通过该圆形顶面的中心点与该第二圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第二环状侧面具有等腰梯形的两斜边,该凸出的展光结构的体积r1为该第二圆形假想底面的半径,r2为该圆形顶面的半径,h2为该圆形顶面至该第二圆形假想底面的距离,且Ta=Tb,即
较佳地,该凸出的展光结构还包括一分光凹穴,形成于该圆形顶面的中心点,该分光凹穴为半圆球状,且与该圆形顶面的中心点共圆心,该分光凹穴的半径为r3,且Ta=Tb,即
较佳地,该凹陷的分光结构通过该顶点与该第一圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第一环状侧面具有两弧形侧边,任一该弧形侧边满足下列曲线方程式:其中r为该第一圆形底面的半径,h为该凹陷的分光结构的深度,该凹陷的分光结构的体积
较佳地,该凸出的展光结构通过该圆形顶面的中心点通过该第二圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第二环状侧面具有等腰梯形的两斜边,该凸出的展光结构的体积r1为该第二圆形假想底面的半径,r2为该圆形顶面的半径,h2为该圆形顶面至该第二圆形假想底面的距离,且Ta=Tb,即
较佳地,该凸出的展光结构还包括一分光凹穴,形成于该圆形顶面的中心点,该分光凹穴为半圆球状,且与该圆形顶面的中心点共圆心,该分光凹穴的半径为r3,且Ta=Tb,即
本发明还提供一种模具组合,用以执行上述的具有光学结构的光学板压出方法,其特点在于,包括一承载平台,用以承载该光学板,该承载平台具有复数个通道,供复数个所述的凸模具进给;以及一下压平台,具有复数个所述的凹模具;其中该凸模具与该凹模具平压加工该光学板。
本发明还提供一种模具组合,用以执行上述的具有光学结构的光学板压出方法,其特点在于,包括一第一滚轮,具有复数个所述的凸模具;以及一第二滚轮,具有复数个所述的凹模具;其中该凸模具与该凹模具滚压加工该光学板。
本发明的积极进步效果在于,通过凸模具和凹模具以压出的方式来形成具有光学结构的大尺寸光学板,且压出后的光学板仍具有足够的机械强度而不易发生变形或破裂的情形。
附图说明
图1为本发明实施例1的具有光学结构的光学板的结构立体侧视图。
图2为图1的具有光学结构的光学板另一视角的结构立体侧视图。
图3为图1的具有光学结构的光学板的局部剖面示意图。
图4为本发明实施例2的凸出的展光结构的立体侧视图。
图5为本发明实施例3的具有光学结构的光学板的局部剖面示意图。
图6为本发明实施例5的具有光学结构的光学板压出方法示意图。
图7为本发明实施例6的具有光学结构的光学板压出方法示意图。
符号说明:
10、100:光学板
10a:挤料
100a:光出射表面
100b:对向表面
110:凹陷的分光结构
112:顶点
114:第一圆形假想底面
116:第一环状侧面
120:凸出的展光结构
122:圆形顶面
124:第二圆形假想底面
126:第二环状侧面
130:发光组件
140:分光凹穴
200、300:模具组合
210:承载平台
212:通道
214、312:凸模具
220:下压平台
222、322:凹模具
230、240:滚轮
310:第一滚轮
320:第二滚轮
r、r1、r2、r3:半径
h、h1、h2:深度
D:厚度
H:加热制程
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
图1为本发明实施例1的具有光学结构的光学板的结构立体侧视图。图2为图1具有光学结构的光学板另一视角的结构立体侧视图。请同时参照图1和图2,光学板100具有一光出射表面100a以及一与光出射表面100a相对的对向表面100b。多个光学结构形成于光学板100的光出射表面100a以及对向表面100b上。举例而言,光出射表面100a上可设置多个凹陷的分光结构110。对向表面100b上可设置多个凸出的展光结构120,其中每一个凹陷的分光结构110与其中一个凸出的展光结构120对应设置于光学板100的相对两侧。以下将对凹陷的分光结构110与凸出的展光结构120作详细的说明。
图3为图1具有光学结构的光学板的局部剖面示意图。请同时参照图1以及图3,凹陷的分光结构110具有一顶点112、一第一圆形假想底面114以及一第一环状侧面116,其中第一环状侧面116连接顶点112以及第一圆形假想底面114。具体而言,凹陷的分光结构110并非真的具有一个实体底面,而是凹陷的分光结构110所占据的空间形成一个虚拟结构,且该虚拟结构具有与光学板100的光出射表面110a共平面的虚拟底面,也就是在此所指的第一圆形假想底面114。
为说明凹陷的分光结构110的形状,图3绘示通过顶点112以及第一圆形假想底面114的中心点的剖面,并且以XY直角坐标来定义剖面的形状,其中经过第一环状侧面116处可定义出两个弧形侧边,且任一个弧形侧边满足曲线方程式:其中r为第一圆形假想底面114的半径。h为凹陷的分光结构110的深度,即顶点112至第一圆形假想底面114的中心点的距离,凹陷的分光结构110的深度h不大于光学板的厚度D。
通过积分的方式可计算出凹陷的分光结构110的体积Ta,请参考图3来说明上述积分方式,假设则y=a(r-x)2,即此曲线与x轴的交点为x=r,此曲线与y轴的交点为y=ar2,由于凹陷的分光结构110具有圆形假想底面114,因此,凹陷的分光结构110的体积Ta的计算方式如下:
请同时参照图1以及图3,凸出的展光结构120具有一圆形顶面122、一第二圆形假想底面124以及一第二环状侧面126,其中第二环状侧面126连接圆形顶面122以及第二圆形假想底面124。具体而言,凸出的展光结构120并非真的具有一个实体底面,而是凸出的展光结构120所占据的空间形成一个虚拟结构,且该虚拟结构具有与光学板100的光出射表面100a共平面的虚拟底面,此虚拟底面存在于光学板100的内部之中,也就是在此所指的第二圆形假想底面124。
为说明凸出的展光结构120的形状,图3为通过圆形顶面122以及第二圆形假想底面124的中心点的剖面。此剖面的形状为等腰梯形,其中经过第二环状侧面126处可定义出两个等腰侧边,任一个等腰侧边为斜直线。r1为第二圆形假想底面124的半径,r2为圆形顶面122的半径,h2为圆形顶面122至第二圆形假想底面124的距离。上述两个等腰侧边可延伸交会而形成一虚拟三角形,此三角形的高为h1。通过相似三角形的计算方式可得知(r1-r2):h2=r1:h1,所以凸出的展光结构120的体积Tb, 其计算方式如下:
根据本实施例,凹陷的分光结构110的体积Ta等于凸出的展光结构120的体积Tb,即
在此,是以等腰侧边的斜直线为例说明,但本发明不限于此。在其他实施例中,等腰侧边也可以设计成具有如弧形侧边的形状,即设计成曲线形状。
请参考图1和图2,发光组件130可设置于光学板100的对向表面100b一侧,特别是发光组件130可以对应凸出的展光结构120设置。相对于无设置凸出的展光结构120的光学板,本实施例将发光组件130对应凸出的展光结构120设置,其不仅可以降低对位的难度,而且更可以提高组装时的组装公差。因此,即使组装时有些微的偏差,也不易因此造成发光不均的现象发生。当发光组件130的光线由凸出的展光结构120进入光学板100中,凸出的展光结构120有助于将光均匀地扩展至光学板100的内部各处。同时,凹陷的分光结构110也有助于将光均匀地扩展至光学板100的内部各处。因此,光线可以均匀地由光出射面110a出射,从而得到均匀的面光源。
实施例2
图4为本发明实施例2的凸出的展光结构的立体侧视图。图4的实施例和图3的实施例类似,其相异之处在于凸出的展光结构120a的圆形顶面122上还可以设置有一分光凹穴140。分光凹穴140形成于圆形顶面122的中心且为半圆球状。分光凹穴140与圆形顶面122的中心点共圆心且半径为r3。在本实施例中,分光凹穴140的体积为与前述实施例类似地,凹陷的分光结构110的体积Ta等于凸出的展光结构120a的体积Tb,即
实施例3
在前述实施例中,凹陷的分光结构110的弧形侧边满足曲线方程式:其例如是二次方程式。但本发明不限于此,弧形侧边也可以依需求设计成满足不同曲线方程式。举例而言,在图5所示的实施例中,弧形侧边满足曲线方程式:通过积分的方式可计算出凹陷的分光结构110的体积Ta,其中在此实施例中,凹陷的分光结构110的体积Ta等于凸出的展光结构120的体积Tb,即
实施例4
此外,图4所示的凸出的展光结构120a也可以应用在图5的实施例中,其中凹陷的分光结构110的体积Ta等于凸出的展光结构120a的体积Tb,即
实施例5
图6为具有光学结构的光学板压出方法示意图。请参照图6,可通过一模具组合200来执行光学板100的压出方法。上述模具组合200包括一承载平台210以及一下压平台220。首先,提供一光学板10,并且对光学板10进行加热制程H以使其软化至可加工的程度。可通过滚轮230以及滚轮240来传输光学板10至上述的模具组合200。承载平台210用以承载光学板10,其中承载平台210具有复数个通道212,以供多个凸模具214的进给。下压平台220具有多个凹模具222。接着,将下压平台220下压以平压加工光学板10。光学板10被夹设于承载平台210以及下压平台220之间。此时,凹模具222与凸模具214可以一对一地于光学板10上压出光学结构。
具体而言,承载平台210上的凸模具214可挤压光学板10而形成凹陷的分光结构110,其中光学板10被凸模具214挤压的部分会产生挤料。而当下压平台220下压时,下压平台220上的凹模具222可以接收上述挤料而形成凸出的展光结构120。因此,凹陷的分光结构110的体积等于凸出的展光结构120的体积。至此,可以得到具有多个光学结构(包括凹陷的分光结构110以及凸出的展光结构120)的光学板100。由于凹陷的分光结构110的形状是由凸模具214的形状来定义,且凸出的展光结构120的形状是由凹模具222的形状来定义,因此,可根据所欲得到的凹陷的分光结构110的形状以及凸出的展光结构120的形状来设计凸模具214以及凹模具222。
如图3和图6所示,本实施例可通过压出的方式来形成具有光学结构的光学板100,其适用于大尺寸光学板的制作且同样可以制作出符合设计需求的光学结构。在光学板的压出过程中,由于被凸模具压入的挤料体积会等于填入凹模具的挤压体积,故凹陷的分光结构的体积等于凸出的展光结构的体积,因此可以设计出精确的凸模具以及凹模具的体积和结构。另外,本实施例将计算凹陷的分光结构110的深度h不大于光学板100的厚度D,因此压出后的光学板100仍具有足够的机械强度,经压合所产生的弯曲处不易过薄而发生变形或破裂的情形。
此外,如图3所示,在制作凹模具222时可以同时考虑脱模角的设计,以使脱模时光学板100能顺利地与凹模具222分离,其中脱模角的大小可以由为第二圆形假想底面124的半径r1,为圆形顶面122的半径r2以及圆形顶面122至第二圆形假想底面124的距离h2来定义。
此外,若欲形成如图4所示的凸出的展光结构120a,可对应地于凹模具222上设置与分光凹穴140形状相符的凸出结构,即此凸出结构的形状为半圆球状并位于凹模具222的中心点,且半径也为r3。
实施例6
图7为具有光学结构的光学板压出方法示意图。请参照图7,可通过一模具组合300来执行光学板100的压出方法。上述模具组合300包括一第一滚轮310以及一第二滚轮320。第一滚轮310具有复数个凸模具312。第二滚轮320具有复数个凹模具322。凸模具312与凹模具322用以滚压加工光学板100。
首先,提供一光学板10,并且对光学板10进行加热制程H以使其软化至可加工的程度。可透过第一滚轮310以及第二滚轮320来传输并同时加工光学板10。当已软化的光学板10先与第一滚轮310上的凸模具312接触时,已软化的光学板10会被凸模具312挤压而产生挤料10a。接着,再传输该光学板10至第一滚轮310和第二滚轮320之间。此时,第一滚轮310上的凸模具312与第二滚轮320上的凹模具322会对应地压合光学板10,其中凸模具312会压入光学板10中形成凹陷的分光结构110,且第二滚轮320上的凹模具322会接收上述挤料10a以形成凸出的展光结构120。
与前述实施例类似地,凹陷的分光结构110的体积等于凸出的展光结构120的体积。至此,可以得到具有多个光学结构(包括凹陷的分光结构110以及凸出的展光结构120)的光学板100。由于凹陷的分光结构110的形状是由凸模具312的形状来定义,且凸出的展光结构120的形状是由凹模具322的形状来定义,因此,可根据所欲得到的凹陷的分光结构110的形状以及凸出的展光结构120的形状来设计凸模具312以及凹模具322。
此外,若欲形成如图4所示的凸出的展光结构120a,可对应地于凹模具322上设置与分光凹穴140形状相符的凸出结构,即此凸出结构的形状为半圆球状并位于凹模具322的中心点,且半径也为r3。
综上所述,本发明通过凸模具和凹模具以压出的方式来形成具有光学结构的大尺寸光学板。此光学板的凹陷的分光结构的体积等于凸出的展光结构的体积,因此可以精确计算出凸模具以及凹模具的体积和结构。而且,凹陷的分光结构的深度不大于光学板的厚度,因此压出后的光学板仍具有足够的机械强度,经压合所产生的弯曲处不易过薄而发生变形或破裂的情形。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供一光学板;
对该光学板加热以使其软化;
使用一凸模具与一凹模具于该光学板的两侧,对应地压合已软化的该光学板;
利用该凸模具在该光学板上形成一凹陷的分光结构,该凹陷的分光结构具有一顶点、一第一圆形假想底面以及一连接该顶点和该第一圆形假想底面的第一环状侧面;以及
利用该凹模具在该光学板上接收该凸模具压出该凹陷的分光结构时产生的挤料,进而形成一凸出的展光结构,该凸出的展光结构具有一圆形顶面、一第二圆形假想底面以及一连接该圆形顶面和该第二圆形假想底面的第二环状侧面;
其中,该凹陷的分光结构的体积Ta等于该凸出的展光结构的体积Tb,且该凹陷的分光结构的深度不大于该光学板的厚度。
2.如权利要求1所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,该凹陷的分光结构通过该顶点与该第一圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第一环状侧面具有两弧形侧边,任一该弧形侧边满足曲线方程式:其中r为该第一圆形假想底面的半径,h为该凹陷的分光结构的深度,该凹陷的分光结构的体积所述曲线方程式的XY坐标的原点为该第一圆形假想底面的中心点,Y轴是从该第一圆形假想底面的中心点朝向该凹陷的分光结构的该顶点延伸的坐标线,X轴是在该剖面上,从该第一圆形假想底面的中心点出发,且垂直该Y轴的坐标线。
3.如权利要求2所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,该凸出的展光结构通过该圆形顶面的中心点与该第二圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第二环状侧面具有等腰梯形的两斜边,该凸出的展光结构的体积r1为该第二圆形假想底面的半径,r2为该圆形顶面的半径,h2为该圆形顶面至该第二圆形假想底面的距离,且Ta=Tb,即
4.如权利要求2所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,该凸出的展光结构通过该圆形顶面的中心点与该第二圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第二环状侧面具有等腰梯形的两斜边,该凸出的展光结构还包括一分光凹穴,形成于该圆形顶面的中心点,该分光凹穴为半圆球状,且与该圆形顶面的中心点共圆心,该分光凹穴的半径为r3,该凸出的展光结构的体积r1为该第二圆形假想底面的半径,r2为该圆形顶面的半径,h2为该圆形顶面至该第二圆形假想底面的距离,且Ta=Tb,即
5.如权利要求1所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,该凹陷的分光结构通过该顶点与该第一圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第一环状侧面具有两弧形侧边,任一该弧形侧边满足下列曲线方程式:其中r为该第一圆形假想底面的半径,h为该凹陷的分光结构的深度,该凹陷的分光结构的体积所述曲线方程式的XY坐标的原点为该第一圆形假想底面的中心点,Y轴是从该第一圆形假想底面的中心点朝向该凹陷的分光结构的该顶点延伸的坐标线,X轴是在该剖面上,从该第一圆形假想底面的中心点出发,且垂直该Y轴的坐标线。
6.如权利要求5所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,该凸出的展光结构通过该圆形顶面的中心点与该第二圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第二环状侧面具有等腰梯形的两斜边,该凸出的展光结构的体积r1为该第二圆形假想底面的半径,r2为该圆形顶面的半径,h2为该圆形顶面至该第二圆形假想底面的距离,且Ta=Tb,即
7.如权利要求5所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,该凸出的展光结构通过该圆形顶面的中心点与该第二圆形假想底面的中心点的剖面,定义该第二环状侧面具有等腰梯形的两斜边,该凸出的展光结构还包括一分光凹穴,形成于该圆形顶面的中心点,该分光凹穴为半圆球状,且与该圆形顶面的中心点共圆心,该分光凹穴的半径为r3,该凸出的展光结构的体积r1为该第二圆形假想底面的半径,r2为该圆形顶面的半径,h2为该圆形顶面至该第二圆形假想底面的距离,且Ta=Tb,即
8.一种模具组合,用以执行如权利要求1-7任意一项所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,包括:
一承载平台,用以承载该光学板,该承载平台具有复数个通道,供复数个所述的凸模具进给;以及
一下压平台,具有复数个所述的凹模具;
其中该凸模具与该凹模具平压加工该光学板。
9.一种模具组合,用以执行如权利要求1-7任意一项所述的具有光学结构的光学板压出方法,其特征在于,包括:
一第一滚轮,具有复数个所述的凸模具;以及
一第二滚轮,具有复数个所述的凹模具;
其中该凸模具与该凹模具滚压加工该光学板。
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