CN104175425A - 滚轮模仁及滚轮模仁的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚轮模仁，该滚轮模仁用于成型光学膜片，该滚轮模仁包括有滚轮、形成在滚轮外圆周面的微结构以及形成在微结构表面的类钻碳膜层。本发明还涉及一种该滚轮模仁的制作方法。

Description

滚轮模仁及滚轮模仁的制作方法

技术领域

本发明涉及一种滚轮模仁及一种滚轮模仁的制作方法。

背景技术

目前光学膜片，如棱镜片的制程是利用超精密雕刻之铜滚轮模仁压印PET(Polyethylene terephthalate, 聚对苯二甲酸类塑料)载体上的紫外树脂后照光固化而成，其中影响良率主要的有三大原因：第一是生产中可能掉落于铜滚轮轮面上的尘粒，因电镀之硬质铜硬度仅约220 Hv（维氏硬度），所以当滚轮继续运转时，尘粒便在PET载体与轮面间随之带动，最后造成铜滚轮表面刮伤而导致光学膜片成品光学质量不良；第二是脱模时树脂容易在铜滚轮上形成残胶，虽然可藉由添加脱模剂于紫外胶配方中来克服，但此抗沾粘的效果却也降低固化后的树脂胶体对PET载体的附着性，最后降低百格试验等级；第三由于滚轮材质为铜材，暴露于大气环境容易形成氧化铜，当氧化层面积增大时将造成微结构破坏，最后滚轮报废也须重新进行雕刻。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能克服上述不足的滚轮模仁以及滚轮模仁的制作方法。

一种滚轮模仁，该滚轮模仁用于成型光学膜片，该滚轮包括有滚轮、形成在滚轮外圆周面的微结构以及形成在微结构表面的类钻碳膜层。

一种滚轮模仁的制作方法，其包括以下步骤：提供一个滚轮；在该滚轮表面形成微结构；及利用等离子体化学气相沈积法在该微结构表面沈积一层类钻碳膜层。

综上所述，本发明的滚轮模仁及滚轮模仁的制作方法通过在铜滚轮的微结构上覆盖类钻碳薄膜，有以下优点：第一，克服了铜滚轮易被氧化的不足，增加了滚轮模仁的抗氧化能力；第二，由于类钻碳薄膜的高硬度，增加了滚轮模仁表面的抗刮性，第三，由于类钻碳膜层的低摩擦系数可避免UV胶体固化制程的残胶情形，大幅延长版轮使用寿命。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的一种滚轮模仁的结构示意图。

图2为图1的滚轮模仁的截面示意图。

图3为本发明第二实施例提供的滚轮模仁的制作方法的示意图。

主要元件符号说明

滚轮模仁	100
		铜滚轮	10
微结构	12
		类钻碳膜层	20
中心轴	14
		待镀膜滚轮	30
溅镀装置	200
		反应室	41
顶壁	410
		第一侧壁	412
第二侧壁	413
		平板式喷头	42
电极	44
		支撑部	440
射频交流电源	441
		抽气出口	45

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

下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1-2，图1-2为本发明第一实施例提供的一种滚轮模仁100。该滚轮模仁100用于成型光学膜片，该滚轮模仁100包括铜滚轮10、形成在铜滚轮10外圆周面的微结构12、位于铜滚轮10相背两端面的中心轴14以及形成在微结构12表面的类钻碳(Diamond Like Carbon；DLC)膜层20，该铜滚轮10能够绕该中心轴14转动。其中，该微结构12为V沟槽，该V沟槽的深度为50um（微米）。该类钻碳膜层20的厚度为200nm（纳米）。

本发明第二实施方式还提供涉及上述滚轮模仁100的制作方法，其包括以下步骤：

S1：提供一个铜滚轮10。

S2：在该铜滚轮10的表面形成微结构12得到一待镀膜滚轮30。其中，在该铜滚轮10的表面形成该微结构12的方法为激光雕刻或者钻石刀具雕刻。在本实施方式中，该微结构12为V沟槽，该V沟槽的深度为50um。此处的V沟槽是用于后续成型光学膜片的微结构，可以理解，在其它实施例中，微结构12不局限于本案的V沟槽，任何可以用于成型光学膜片的微结构均可。

S3：利用等离子体辅助化学气相沈积法（plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD）在该微结构12的表面沈积一层类钻碳膜层20。其中，利用等离子体辅助化学气相沈积法在该微结构12的表面沈积该类钻碳膜层20又包括以下步骤：

S31：提供一个溅镀装置200，请参阅图3，该溅镀装置200包括反应室41，该反应室41大致呈方形盒装，包括顶壁410、第一侧壁412及第二侧壁413，该第一侧壁412与第二侧壁413相对设置。

该溅镀装置200还包括设置在反应室41内部靠近顶壁410的电极44，在本实施方式中，该电极44为长方体形状，该电极44设置在支撑部440上，该支撑部440与该顶壁410相接触；该电极44为金属电极或者石墨电极，较佳为金属电极。该电极44电性连接于该反应室41外部的射频交流电源441，该射频交流电源441可产生具有特定频率的射频交流电压，从而可以在该电极44周围空间产生射频电场，射频电场用于将反应气体电离而产生等离子体离子。

该溅镀装置200还包括设置于该反应室41第二侧壁413上的平板式喷头42；该平板式喷头42用于向反应室41提供反应气体与惰性气体的混合气体。此处所用的反应气体为含碳之气体，较佳为乙炔或者甲烷。此处利用平板式喷头42向反应室41中输入反应气体，可增加反应气体与待镀膜滚轮30的接触面积，从而可以提高镀膜的均匀性，本发明所使用的惰性气体可为任何溅镀制程所适用的惰性气体，较佳可为氩气、或氮气，以提供一离子化气体的反应环境，惰性气体还可视为一载体，用于携带等离子体源至待镀膜滚轮30的表面。在其它实施方式中，该反应室41可包括一惰性气体输入口，从而该惰性气体与该反应气体分别输入该反应室41内部。

该溅镀装置200还包括设置于该第一侧壁412上的抽气出口45，该抽气出口45与该反应室41相通，该抽气出口45用于在镀膜时排除反应室41的废气并保持该反应室41处于低压状态。

S32：将待镀膜滚轮30能够转动地设置于该反应室41内使该待镀膜滚轮30位于该电极44的下方及使该平板式喷头42正对该待镀膜滚轮30的该外圆周面，该待镀膜滚轮30通过导线接地从而使该待镀膜滚轮30与该电极44之间有一个电势差，吸引等离子体离子沈积在该待镀膜滚轮30的外圆周面。在本实施方式中，该待镀膜滚轮30位于该电极44的下方并且该待镀膜滚轮30的中心轴14的长度方向与电极44的长度方向平行。此处将该待镀膜滚轮30设置在电极44下方的目的是电场附近等离子体密度最高，将该待镀膜滚轮30的外圆周面正对该平板式喷头42可以增加与等离子体源的接触面积，从而可以增加镀膜沈积速度。该待镀膜滚轮30能绕中心轴14转动；在此处可以在该反应室41内设置一驱动装置（图未示），利用该驱动装置带动该待镀膜滚轮30绕其中心轴14转动。

S33：使该反应室41的真空度保持在10^-3torr（托）以下，通过该平板式喷头42向该反应室41导入反应气体与惰性气体，对该电极44进行通电产生等离子体环境，并使该待镀膜滚轮30绕其中心轴14转动，对该待镀膜滚轮30进行镀膜。等离子体反应过程中利用该抽气出口45持续以泵浦(pump)抽气方式以保持该反应室41处于低压状态。上述等离子体环境是使电场中的电子获得足够动能后与乙炔或者甲烷气体分子碰撞，最后使乙炔或者甲烷气体分子激发、解离成为自由基、介稳态分子或离子，从而沈积于该微结构12表面以获得类钻碳膜层20。本发明在镀膜之前，较佳的可将该待镀膜滚轮30的温度加热到80-150摄氏度之间，在此镀膜的同时转动待镀膜滚轮30以获得均匀细致的类钻碳膜层。最终该待镀膜滚轮30表面所沈积的该类钻碳膜层的厚度为200nm，此处使类钻碳膜层20的厚度小于该V沟槽的深度，从而不会影响后续V沟槽成型光学膜片。

对该类钻碳膜层20的粗糙度进行测试得到该类钻碳膜层20的粗糙度Ra值可接近10 nm，通过对该类钻碳膜层20的硬度进行测试（硬度测试的方法为洛氏硬度测试、勃氏硬度测试或者维克氏微硬度测试）得到其硬度可达3000 Hv，该类钻碳膜层20的摩擦系数为0.01。

综上所述，本发明通过在铜质滚轮上沈积一层类钻碳薄膜，有以下优点：第一，克服了铜质滚轮易被氧化的不足，增加了滚轮模仁的抗氧化能力；第二，由于类钻碳薄膜的高硬度，增加了滚轮模仁表面的抗刮性，第三，由于类钻碳膜层的低摩擦系数可避免UV胶体固化制程的残胶情形，大幅延长版轮使用寿命。

综上所述，本发明确已符合发明专利之要件，遂依法提出专利申请。惟，以上所述者仅为本发明之较佳实施方式，自不能以此限制本案之申请专利范围。举凡熟悉本案技艺之人士爰依本发明之精神所作之等效修饰或变化，皆应涵盖于以下申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种滚轮模仁，其包括有铜滚轮、形成在该铜滚轮的外圆周面的微结构以及覆盖在该微结构表面的类钻碳膜层。

2.如权利要求1所述的滚轮模仁，其特征在于，该类钻碳膜层的厚度为200nm。

3.如权利要求1所述的滚轮模仁，其特征在于，该滚轮模仁还包括设置在该铜滚轮相背两端面上的中心轴。

4.一种滚轮模仁的制作方法，其包括以下步骤：

提供一个铜滚轮；

在该铜滚轮的外圆周面形成微结构得到一待镀膜滚轮；

利用等离子体辅助化学气相沈积法在该微结构表面沈积类钻碳膜层。

5.如权利要求4所述的滚轮模仁的制作方法，其特征在于：利用等离子体辅助化学气相沈积法在该微结构表面沈积该类钻碳膜层的具体方法为：

提供具有反应室的溅镀装置，该溅镀装置还包括设置在该反应室内且靠近该反应室顶壁的电极及设置在该反应室内部的平板式喷头，该电极电性连接位于该反应室外部的射频交流电源；

将该待镀膜滚轮能够转动地设置于该反应室内并使该待镀膜滚轮位于该电极的下方及使该平板式喷头正对该待镀膜滚轮的该外圆周面，该待镀膜滚轮能绕其自身的中心轴转动，该待镀膜滚轮接地从而使该待镀膜滚轮与该电极之间有一个电势差；

使该反应室的气压保持在10-3torr以下，通过该平板式喷头向该反应室输入反应气体与惰性气体，对该电极进行通电产生等离子体环境，并使该待镀膜滚轮绕其中心轴转动以对该待镀膜滚轮进行镀膜。

6.如权利要求5所述的滚轮模仁的制作方法，其特征在于：该溅镀装置还包括一抽气出口，用于在镀膜时排除该反应室的废气。

7.如权利要求4所述的滚轮模仁的制作方法，其特征在于：该微结构为V沟槽，该V沟槽的深度为50um。

8.如权利要求5所述的滚轮模仁的制作方法，其特征在于：该类钻碳膜层的厚度为200nm。

9.如权利要求5所述的滚轮模仁的制作方法，其特征在于： 该反应气体为乙炔或者甲烷。

10.如权利要求5所述的滚轮模仁的制作方法，其特征在于：该电极呈长方体形状，且其长度方向沿该待镀膜滚轮的该中心轴方向延伸。