CN103963285A - 成型滚轮及其制造设备与制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成型滚轮，其包括一个原始轮及一个成型膜。该原始轮包括一个外圆周面。该成型膜由可挠性的高分子材料制成且固定在该外圆周面上，以形成圆环状。该高分子材料由聚二甲基硅氧烷与硬链添加物进行聚合反应得到。该成型膜包括一个背离该外圆周面的成型面。该成型面上设置微结构压印图案。由于平面加工比曲面加工简单很多，因此本发明的成型滚轮可更精确地控制该微结构压印图案的精度，从而提高该成型滚轮制造出的光学薄膜的生产效率及产品良率。本发明还涉及一种成型滚轮的制造设备及制造方法。

Description

成型滚轮及其制造设备与制造方法

技术领域

本发明涉及滚轮压印(Roll to Roll)领域，尤其涉及一种成型滚轮及其制造设备与制造方法。

背景技术

目前背光模组中的光学薄膜(比如扩散膜、增亮膜等)一般通过滚轮压印的方法制造。滚轮压印技术是将熔融的加工原料从两个成型滚轮之间流过，利用该两个成型滚轮之间的挤压，以将成型滚轮上的微结构压印图案转印到成型后的光学薄膜表面。现在的成型滚轮一般包括原始轮及镀在原始轮的外圆周面上的铜膜，且铜膜的表面形成有微结构压印图案。当该成型滚轮上微结构压印图案被破坏后，就需要将铜膜去除掉，重新在原始轮的外圆周面进行铜电镀及雕刻，由于铜电镀和雕刻都需要较长的时间，进而影响该成型滚轮制造的光学薄膜的生产效率。由于微结构压印图案对光学薄膜的质量影响很大，因此微结构压印图案的精度要求比较高。但是由于曲面加工本身比较困难，对加工机台的加工精度及操作员的技术要求均比较高，使得该微结构压印图案不容易达到所需的精度，进而影响该成型滚轮制造的光学薄膜的产品良率。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够有效提高光学薄膜的生产效率及产品良率的成型滚轮及其制造设备与制造方法。

一种成型滚轮，其包括一个原始轮及一个成型膜。该原始轮包括一个外圆周面。该成型膜由可挠性的高分子材料制成且固定在该外圆周面上，以形成圆环状。该高分子材料由聚二甲基硅氧烷与硬链添加物进行聚合反应得到。该成型膜包括一个背离该外圆周面的成型面，该成型面上设置微结构压印图案。

一种成型滚轮的制造设备，其包括一个金属模仁、一个调配装置、一个固化装置、一个贴合装置及一个剪切装置。该金属模仁为平板状且具有一个转印平面。该转印平面上形成有微结构转印图案。该调配装置用于将聚二甲基硅氧烷与硬链添加物按照比例进行调配，使该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物进行聚合反应，以得到成型膜材料，并将该成型膜材料倒在该金属模仁的该转印平面上。该固化装置用于将位于该转印平面上的该成型膜材料进行固化，以得到一个成型膜。该成型膜上与该转印平面相贴合的表面为成型面。该贴合装置用于将该成型膜贴附至一个原始轮的外圆周面上，以形成圆环状，且该成型面背离该外圆周面。该剪切装置用于将该成型膜进行剪切。

一种成型滚轮的制造方法，其包括如下步骤：

提供一个上述的成型滚轮的制造设备；

使用该调配装置将聚二甲基硅氧烷与硬链添加物进行聚合反应，得到成型膜材料；

将该成型膜材料倒在该金属模仁的该转印平面上；

使用该固化装置将位于该转印平面上的该成型膜材料进行固化，以得到一个成型膜，其中该成型膜上与该转印平面相贴合的表面为一个成型面；

将该成型膜从该金属模仁上取下，并使用该贴合装置将该成型膜贴附至该原始轮的外圆周面上，以形成圆环状，且该成型面背离该外圆周面上；及

使用该剪切装置剪切该成型膜。

与现有技术相比较，本发明的成型滚轮及其制造设备与制造方法，利用平面转印技术在金属模仁上转印出微结构图案，然后将成型膜材料倒在该金属模仁上，直接形成带状的成型膜，该成型膜上具有与该微结构图案耦合的图案，最后直接将该带状的成型膜贴附在该外圆周面上。由于平面加工比曲面加工简单很多，使得该成型膜的加工比较方便快捷，因此可有效提高该成型滚轮制造的光学薄膜的生产效率。同时由于平面加工的加工精度比曲面加工高，从而可更精确地控制该微结构压印图案的精度，从而提高该成型滚轮制造出的光学薄膜的产品良率。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式的成型滚轮的结构示意图。

图2是本发明较佳实施方式的成型滚轮的制造设备的结构示意图。

图3至图5是本发明较佳实施方式的成型滚轮的制造方法的流程图。

主要元件符号说明

成型滚轮	100
		原始轮	10
外圆周面	101
		粘着剂	102
成型膜	20
		成型膜材料	20b
成型面	201
		微结构压印图案	202
成型滚轮的制造设备	300
		承载平板	301
待加工金属模仁	302
		加工治具	303
待加工平面	304
		微结构转印图案	305
金属模仁	306
		转印平面	307
激光发射器	303a
		反射镜	303b
聚光透镜	303c
		调配装置	310
第一容器	311
		第二容器	312
第三容器	313
		第四容器	314
PDMS	310a
		硬链添加物	310b
溶剂	310c
		催化剂	310d
固化装置	320
		固化腔	320a
出气口	321
		贴合装置	350
工作平台	351
		剪切装置	360

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明实施方式提供的一种成型滚轮100，其包括一个圆柱状的原始轮10及一个成型膜20。

该原始轮10包括一个外圆周面101，该成型膜20围绕该原始轮10的外圆周面101一周，并贴附在该原始轮10的外圆周面101上，以形成圆环状。

该成型膜20由可挠性的高分子材料制成。在本实施方式中，该高分子材料由聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)与硬链添加物进行聚合反应得到。在本实施方式中，该硬链添加物为聚硅氧烷-聚氨酯共聚物(Poly(siloxane-urethane), PSiU)。聚硅氧烷-聚氨酯共聚物由4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4, 4’-diphenylmethane diisocyanate, MDI)与1,4-丁二醇(1,4-butanediol, 1,4-BD)进行聚合反应得到。由于PDMS的分子量小于2000且成长链末端为羟基(-OH)，因此具有较好的表面抗粘性及可挠性，使得该成型膜20与该成型滚轮100制造的光学薄膜容易相互分离，从而不影响该光学薄膜的产品良率。添加硬链添加物能够增加PDMS的硬度及耐用性。

该成型膜20包括一个背离该外圆周面101的成型面201。该成型面201上设置有微结构压印图案202。在本实施方式中，该成型膜20上的微结构压印图案202为微型凸点状的网点。

如图2所示，为本发明实施方式提供一种成型滚轮的制造设备300，用于加工该成型滚轮100，并包括一个承载平板301、一个待加工金属模仁302、一个加工治具303、调配装置310、一个固化装置320、一个贴合装置350及一个剪切装置360。

该待加工金属模仁302为平板状，且固定在该承载平板301上。该待加工金属模仁302包括一个背离该承载平板301的待加工平面304。该加工治具303用于在该待加工平面304上加工出微结构转印图案305，以得到一个金属模仁306及一个转印平面307。在本实施方式中，由于该微结构转印图案305为微型凹槽状的网点，因此该加工治具303为激光切割装置，并包括一个激光发射器303a、一个反射镜303b及一个聚光透镜303c。该激光发射器303a所发射的该激光的传播方向平行于该待加工平面304，该反射镜303b用于将该激光反射至该聚光透镜303c，该聚光透镜303c用于将经过该反射镜303b反射的激光汇聚至该待加工平面304上，以进一步提高该激光的准直性，提高该加工治具303的加工精度。可以理解，将激光的传递路径转折90度是为了使用者操作的便利性，当然，在其它实施方式中，也可以将该反射镜303b及该聚光透镜303c省去，并且让该激光发射器303a的激光发射方向垂直于该待加工平面304。

在其他实施方式中，若该微结构转印图案305为V型槽，则该加工治具303可以为刀锋为V型的钻石刀。

该调配装置310用于将PDMS 310a与该硬链添加物310b按照硬度需求进行调配，使得该PDMS310a与该硬链添加物310b进行聚合反应，以得到成型膜材料20b，并将该成型膜材料20b倒在该金属模仁306的该转印平面307上。该硬链添加物310b包括PSiU，并由MDI与1,4-BD进行聚合反应得到。该调配装置310包括第一容器311、第二容器312、第三容器313及第四容器314。该第一容器311用于容置PDMS310a，该第二容器312用于容置该硬链添加物310b，该第三容器313用于容置由N,N-二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide, DMF)与四氢呋喃(tetrahydrofuran, THF)组成的溶剂310c，该第四容器314用于容置一催化剂310d。在本实施方式中，该催化剂310d为二月桂酸二正丁基锡(di-n-butyltin dilaurate, T-12)，该催化剂310d的质量为该PDMS 310a与该硬链添加物310b的总质量的0.02%。

具体的，该PDMS 310a与该硬链添加物310b按照硬度需求进行调配后得到的混合溶质，放入该溶剂310c中，在一预定温度(比如55℃)下搅拌一预定时间(比如2小时)，使得该混合溶质完全溶解在该溶剂310c中，并且混合均匀；然后加入该催化剂310d，使得该PDMS310a与该硬链添加物310b能够快速地进行聚合反应，以得到该成型膜材料20b。在本实施方式中，该第一容器311、该第二容器312、该第三容器313及该第四容器314均为量杯。

该固化装置320用于将贴附在该金属模仁306上的该成型膜材料20b进行固化，以得到一个成型膜20及一个成型面201。在本实施方式中，该固化装置320包括一个密闭的固化腔320a，该固化腔320a具有一个出气口321，一个抽真空装置(图未示)通过该出气口321以将该固化腔320a内的空气全部抽出，以将贴附在该金属模仁306上的该成型膜材料20b中的小气泡去除。然后该固化腔320a内的温度逐渐升高，使得贴附在该金属模仁306上的该成型膜材料20b固化，以得到该成型膜20。该成型面201为该成型膜20上与该转印平面307相贴合的表面。该成型面201上形成有与该微结构转印图案305相耦合的微结构压印图案202。该微结构压印图案202为凸点状的网点。

该贴合装置350用于将该成型膜20贴附在该原始轮10的外圆周面101上，以形成圆环状。该贴合装置350包括一个工作平台351。该成型膜20放置在该工作平台351上，且该成型面201面向该工作平台351。该外圆周面101上涂敷粘着剂102，且压设在该成型膜20的一端，使得该成型膜20的一端先被贴在原始轮10上，然后该原始轮10转动，以带动该成型膜20逐渐贴附在该外圆周面101上。

在其他实施方式中，该贴合装置350也可省去，直接让人工手动将该成型膜20贴附在该外圆周面101上。

该剪切装置360用于剪切该成型膜20。在本实施方式中，该成型膜20的长度等于该外圆周面101的圆周长。

如图3所示，为本发明实施方式提供一种成型滚轮的制造方法，其使用该成型滚轮的制造设备300制造该成型滚轮100，并包括如下步骤：

S1：提供一个待加工金属模仁302，将该待加工金属模仁302设置在该承载平板301上。

S2：使用该加工治具303在该待加工平面304上加工出该微结构转印图案305，以形成该金属模仁306及该转印平面307。

S3：使用该调配装置将PDMS 310a与该硬链添加物310b按照硬度需求进行调配，使得该PDMS 310a与该硬链添加物310b进行聚合反应，以得到成型膜材料20b。

S4：将该成型膜材料20b倒在该金属模仁306的该转印平面307上，并将贴附有该成型膜材料20b的该金属模仁306放入该固化装置320内。

S5：将该固化装置320内抽真空，以去除该成型膜材料20b内的气泡。

S6：使用该固化装置320将该成型膜材料20b进行烘烤，以将该成型膜材料20b固化，以得到该成型膜20，其中，该成型膜20上与该转印平面307贴合的表面为该成型面201，该成型面201上形成有与该微结构转印图案305相耦合的微结构压印图案202。

S7：使用该贴合装置350将该成型膜20贴附到该外圆周面101上，以形成圆环状。

S8：使用该剪切装置360剪切该成型膜20，使得该成型膜20的长度等于该外圆周面101的圆周长。

如图4所示，步骤S3还包括如下子步骤：

S31：将该PDMS 310a与该硬链添加物310b按照硬度需求进行调配，以得到该混合溶质。在本实施方式中，该硬链添加物310b为PSiU，并由MDI与1,4-BD进行聚合反应得到。

S32：将该混合溶质放入由该DMF与THF组成的溶剂310c内，在一预定温度(比如55℃)下搅拌一预定时间(比如2小时)，使得该混合溶质完全溶解在该溶剂310c中，并且混合均匀。

S33：加入T-12作为催化剂310d，使得该PDMS 310a与该硬链添加物310b能够快速地进行聚合反应，以得到该成型膜材料20b。

如图5所示，步骤S7还包括如下子步骤：

S71：在该外圆周面101上涂敷该粘着剂102。

S72：将该成型膜20设置在该贴合装置350上，且该成型面201背离该原始轮10。

S73：将该原始轮10压设在该成型膜20的一端，使得该成型膜20的该端先贴附在该外圆周面101上。

S74：转动该原始轮10，直至该成型膜20包覆该外圆周面101。

与现有技术相比较，本发明的成型滚轮及其制造设备与制造方法，利用平面加工技术直接在金属模仁上加工出微结构图案，然后将成型膜材料倒在该金属模仁上，直接形成带状的成型膜，该成型膜上具有与该微结构图案耦合的图案，最后直接将该带状的成型膜贴附在该外圆周面上，代替了现有技术中在外圆周面上进行铜电镀及雕刻的步骤。由于平面加工比曲面加工简单很多，使得该成型膜的加工比较方便快捷，而且若该成型膜上的微结构压印图案被破坏了，直接在将该成型膜取下，更换另一个新的成型膜，或者将新的成型膜直接贴附在原成型膜上即可，因此可有效提高该成型滚轮制造的光学薄膜的生产效率。同时由于平面加工的加工精度比曲面加工高，从而可更精确地控制该微结构压印图案的精度，从而提高该成型滚轮制造出的光学薄膜的产品良率。

同时，由于平面加工的加工精度比曲面加工高，从而可更精确地控制该微结构压印图案的精度，从而提高该成型滚轮制造的光学薄膜的产品良率。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种成型滚轮，其包括一个原始轮及一个成型膜，该原始轮包括一个外圆周面，该成型膜由可挠性的高分子材料制成且固定在该外圆周面上，以形成圆环状，该高分子材料由聚二甲基硅氧烷与硬链添加物进行聚合反应得到，该成型膜包括一个背离该外圆周面的成型面，该成型面上设置微结构压印图案。

2.如权利要求1所述的成型滚轮，其特征在于，该硬链添加物为由4，4’-二苯甲烷二异氰酸酯与1,4-丁二醇合成的聚硅氧烷-聚氨酯共聚物。

3.一种成型滚轮的制造设备，其包括一个金属模仁、一个调配装置、一个固化装置、一个贴合装置及一个剪切装置，该金属模仁为平板状且具有一个转印平面，该转印平面上形成有微结构转印图案；该调配装置用于将聚二甲基硅氧烷与硬链添加物按照比例进行调配，使该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物进行聚合反应，以得到成型膜材料，并将该成型膜材料倒在该金属模仁的该转印平面上；该固化装置用于将位于该转印平面上的该成型膜材料进行固化，以得到一个成型膜，该成型膜上与该转印平面相贴合的表面为成型面；该贴合装置用于将该成型膜贴附至一个原始轮的外圆周面上，以形成圆环状，且该成型面背离该外圆周面，该剪切装置用于将该成型膜进行剪切。

4.如权利要求3所述的成型滚轮的制造设备，其特征在于，该调配装置包括第一容器、第二容器、第三容器及第四容器，该第一容器用于容置该聚二甲基硅氧烷，该第二容器用于容置该硬链添加物，该第三容器用于容置一溶剂，该溶剂用于将该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物进行充分溶解，以混合均匀，该第四容器用于容置一催化剂，用于使得该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物能够快速地进行聚合反应。

5.如权利要求4所述的成型滚轮的制造设备，其特征在于，该溶剂由N,N-二甲基甲酰胺与四氢呋喃组成。

6.如权利要求3所述的成型滚轮的制造设备，其特征在于，该固化装置包括一个密闭的固化腔，该固化腔被抽成真空，以去除设置在该金属模仁的该成型膜材料中的气泡，该固化腔用于将设置在该金属模仁的该成型膜材料烘干，以得到该成型膜。

7.如权利要求3所述的成型滚轮的制造设备，其特征在于，该金属模仁通过使用一个加工治具在一个待加工金属模仁进行加工而制成，该待加工金属模仁为平板状，且包括一个待加工平面，该加工治具为激光加工装置、钻石刀或喷砂装置，该加工治具用于在该待加工平面上进行加工，以得到形成有微结构转印图案的该转印平面，该成型面上形成有与该微结构转印图案相耦合的微结构压印图案。

8.一种成型滚轮的制造方法，其包括如下步骤：

提供一个如权利要求3所述的成型滚轮的制造设备；

使用该调配装置将聚二甲基硅氧烷与硬链添加物进行聚合反应，得到成型膜材料；

将该成型膜材料倒在该金属模仁的该转印平面上；

使用该固化装置将位于该转印平面上的该成型膜材料进行固化，以得到一个成型膜，其中该成型膜上与该转印平面相贴合的表面为一个成型面；

将该成型膜从该金属模仁上取下，并使用该贴合装置将该成型膜贴附至该原始轮的外圆周面上，以形成圆环状，且该成型面背离该外圆周面上；及

使用该剪切装置剪切该成型膜。

9.如权利要求8所述的成型滚轮的制造方法，其特征在于，在将该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物进行聚合反应，得到该成型膜材料的步骤中包括如下步骤：将该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物按照比例进行调配，以得到混合溶质；将该混合溶质放入一溶剂内，在一预定温度下搅拌一预定时间，使得该混合溶质完全溶解在该溶剂中，并且混合均匀；加入催化剂，使得该聚二甲基硅氧烷与该硬链添加物能够快速地进行聚合反应，以得到该成型膜材料。

10.如权利要求8所述的成型滚轮的制造方法，其特征在于，该固化装置包括一个密闭的固化腔，在将位于该转印平面上的该成型膜材料进行固化前还包括：将该固化腔抽成真空，以去除设置在该金属模仁的该成型膜材料中的气泡。