TW201345699A - 成型滾輪及成型滾輪的製造設備與成型滾輪的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種成型滾輪，其包括一原始輪及一成型膜。該原始輪包括一外圓周面。該成型膜由可撓性材料製成，並貼附在該外圓周面上。該成型膜包括一背離該原始輪的成型面，該成型面上設置有微結構壓印圖案。本發明還涉及一種成型滾輪的製造設備及成型滾輪的製造方法。
Description
本發明涉及滾輪壓印(Roll to Roll)領域，尤其涉及一種成型滾輪及成型滾輪的製造設備與成型滾輪的製造方法。
先前的背光模組中的光學薄膜(比如擴散膜、增亮膜等)一般通過滾輪壓印的方法製造。滾輪壓印技術是將熔融的加工原料從兩個成型滾輪之間流過，利用該兩個成型滾輪之間的擠壓，以將成型滾輪上的微結構壓印圖案轉印到成型後的光學薄膜表面。先前的成型滾輪一般包括原始輪及鍍在原始輪的外圓周面上的銅膜，且銅膜的表面形成有微結構圖案。當該成型滾輪上微結構壓印圖案被破壞後，就需要將銅膜去除掉，重新在原始輪的外圓周面進行銅電鍍及雕刻，由於銅電鍍和雕刻都需要較長的時間，嚴重影響該成型滾輪製造的光學薄膜的生產效率。由於微結構壓印圖案對光學薄膜的品質影響很大，因此微結構壓印圖案的精度要求比較高。但是由於曲面加工本身比較困難，對加工機台的加工精度及操作員的技術要求均比較高，使得該微結構壓印圖案的精度下降，影響該成型滾輪製造的光學薄膜的產品良率。
有鑒於此，有必要提供一種能夠有效提高光學薄膜的生產效率及產品良率的成型滾輪及成型滾輪的製造設備與成型滾輪的製造方法。
一種成型滾輪，其包括一原始輪及一成型膜。該原始輪包括一外圓周面。該成型膜由可撓性材料製成，並貼附在該外圓周面上。該成型膜包括一背離該原始輪的成型面。該成型面上設置有微結構壓印圖案。
一種成型滾輪的製造設備，其包括一承載平板、一拋光裝置、一加工治具、一熱壓印裝置、一貼合裝置及一剪切裝置；該承載平板用於承載一待加工金屬模仁，該待加工金屬模仁包括一背離該承載平板設置的待加工面；該拋光裝置用於將該待加工面拋光成鏡面；該加工治具用於在該待加工面上加工出微結構轉印圖案以形成金屬模仁及加工面；該熱壓印裝置用於將該微結構轉印圖案轉印到一待成型膜的待成型面上以形成成型膜及成型面；該貼合裝置用於將該成型膜貼附在一原始輪的外圓周面上，該剪切裝置用於將該成型膜進行剪切。
一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
提供一待加工金屬模仁及上述的成型滾輪的製造設備，並將該待加工金屬模仁設置在該承載平板上，該待加工金屬模仁包括一背離該承載平板設置的待加工面；
使用該拋光裝置將該待加工面拋光成成鏡面；
使用該加工治具在該待加工面上加工出微結構轉印圖案，以形成加工面及金屬模仁；
將該金屬模仁從該承載板上取下，並提供一待成型膜，然後將該金屬模仁及該待成型膜放入該熱壓印裝置內；
使用該熱壓印裝置將該微結構轉印圖案轉印至該待成型面上，以形成一成型膜，該成型膜包括具有由該微結構轉印圖案轉印而來的微結構壓印圖案的成型面；
使用該貼合裝置將該成型膜貼附到該原始輪的外圓周面上，且該成型面背離該原始輪；及
使用該剪切裝置剪切該成型膜。
相較於先前技術，本發明的成型滾輪及其製造設備與製造方法，利用平面加工技術直接在金屬模仁上加工出微結構圖案，然後利用平面轉印技術將該微結構圖案轉印到帶狀的待成型膜上，以形成帶狀的成型膜，最後直接將該帶狀的成型膜貼附在該外圓周面上。由於平面加工比曲面加工簡單很多，使得該成型膜的加工比較方便快捷，因此可有效提高該成型滾輪製造的光學薄膜的生產效率。同時由於平面加工的加工精度比曲面加工高，從而可更精確地控制該微結構壓印圖案的精度，從而提高該成型滾輪製造出的光學薄膜的產品良率。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明實施方式提供的一種成型滾輪100，其包括一圓柱狀的原始輪10及一成型膜20。
該原始輪10包括一外圓周面101，該成型膜20圍繞該原始輪10的外圓周面101一周，並貼附在該原始輪10的外圓周面101上。在本實施方式中，該原始輪10由不銹鋼製成。
該成型膜20由可撓性材料製成，比如乙烯-四氟乙烯(Ethylene Tetrafluoroethylene, ETFE)或聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)。該成型膜20包括一背離該原始輪10的成型面201。該成型面201上設置有微結構壓印圖案202。在本實施方式中，該成型膜20上的微結構壓印圖案202為微型凹槽狀的網點。由於乙烯-四氟乙烯及聚四氟乙烯具有抗沾黏性及可撓性，使得該成型滾輪100加工出的光學薄膜能夠很容易從該成型膜20上脫離，從而提高該光學薄膜的生產良率。同時由於乙烯-四氟乙烯及聚四氟乙烯的機械強度比其他的高分子材料高，使得該微結構壓印圖案202不會輕易的被破壞，從而提高該成型膜20的使用週期。
如圖2所示，為本發明實施方式提供一種成型滾輪的製造設備300，用於加工該成型滾輪100，並包括依次設置的一承載平板310、一拋光裝置320、一加工治具330、一熱壓印裝置340、一貼合裝置350及一剪切裝置360。
該承載平板310用於承載一待加工金屬模仁400。該待加工金屬模仁400包括一待加工平面410，且該待加工平面410背離該承載平板310設置。
該拋光裝置320用於將該待加工平面410拋光成鏡面。在本實施方式中，該拋光裝置320為大圓角鑽石刀。
該加工治具330用於在該待加工平面410上加工出微結構轉印圖案411，以形成一金屬模仁420及一加工面430。在本實施方式中，由於該成型膜20上的微結構壓印圖案202為微型凹槽狀的網點，因此該金屬模仁的加工面上的微結構轉印圖案411為微型凸點狀的網點，且該微結構轉印圖案411與該微結構壓印圖案202相耦合。該加工治具330包括雷射切割裝置，雷射切割裝置包括一雷射發射器331、一反射鏡332及一聚光透鏡333。該雷射發射器331所發射的該雷射的傳播方向平行於該待加工平面410，該反射鏡332用於將該雷射反射至該聚光透鏡333，該聚光透鏡333用於將經過該反射鏡332反射的雷射彙聚至該待加工平面410上，以進一步提高該雷射的準直性，提高該加工治具330的加工精度。可以理解，將雷射的傳遞路徑轉折90度是為了使用者操作的便利性，當然，在其他實施方式中，也可以將該反射鏡332及該聚光透鏡333省去，並且讓該雷射發射器331的雷射發射方向垂直於該待加工平面410。
在其他實施方式中，該加工治具330也可包括鑽石刀或噴砂機，利用鑽石刀刨削或者噴砂的方法在該待加工平面410上加工出微結構轉印圖案411。
該熱壓印裝置340用於該金屬模仁420上的微結構轉印圖案411轉印到一待成型膜20a上，以得到該成型膜20。該待成型膜20a包括一待成型面201a。該熱壓印裝置340包括一基板342、一壓板343及一溫度調節裝置344。該金屬模仁420及該待成型膜20a設置在該基板342及該壓板343之間。該金屬模仁420位於該基板342上，該加工面430背離該基板342，該待成型面201a與該加工面430接觸。該壓板343位於該待成型膜20a之上。該壓板343用於對該待成型膜20a施加壓力以將該微結構轉印圖案411轉印至該待成型面201a。該溫度調節裝置344用於對該待成型膜20a進行加熱或冷卻。在本實施方式中，該溫度調節裝置344直接設置在該基板342的下方。
該熱壓印裝置340的工作過程如下：該溫度調節裝置344將該待成型膜20a加熱到一預定溫度(比如220℃)，使得該待成型膜20a變成半熔融狀態，然後保持該待成型膜20a的加熱溫度不變，該壓板343對該待成型膜20a施加一預定時間(比如5~10分鐘)的壓力，最後保持該壓力不變，該溫度調節裝置344將該待成型膜20a的溫度迅速降低，以對該待成型膜20a進行冷卻，從而即可將該微結構轉印圖案411轉印到到該待成型面201a上，形成該微結構壓印圖案202，以得到該成型膜20及該成型面201。
該貼合裝置350用於將該成型膜20貼附在該原始輪10的外圓周面101上。該貼合裝置350為一工作平臺。該成型膜20放置在該工作平臺上，且該成型面201面向該工作平臺。該外圓周面101上塗敷黏著劑102，且壓設在該成型膜20的一端，使得該成型膜20的一端先被貼在原始輪10上，然後該原始輪10轉動，以帶動該成型膜20逐漸貼附在該外圓周面101上。
在其他實施方式中，該貼合裝置350也可省去，直接讓人工手動將該成型膜20貼附在該外圓周面101上。
該剪切裝置360用於剪切該成型膜20。在本實施方式中，該成型膜20的長度等於該外圓周面101的圓周長。
如圖3所示，為本發明實施方式提供一種成型滾輪的製造方法，其使用該成型滾輪的製造設備300製造該成型滾輪100，並包括如下步驟：
S1：提供一待加工金屬模仁400，將該待加工金屬模仁400設置在該承載平板310上。
S2：使用該拋光裝置320將該待加工金屬模仁400的待加工平面410加工成鏡面。
S3：使用該加工治具330在該待加工平面410上加工出該微結構轉印圖案411，以形成該金屬模仁420及該加工面430。
S4：將該金屬模仁420從該承載平板310上取下，並提供一待成型膜20a，然後將該金屬模仁420及該待成型膜20a放入該熱壓印裝置340內。
S5：使用該熱壓印裝置340將該金屬模仁420上的該微結構轉印圖案411轉印到該待成型面201a上，以得到該成型膜20。該成型膜20包括具有由該微結構轉印圖案411轉印而來的微結構壓印圖案202的成型面201。
S6：使用該貼合裝置350將該成型膜20貼附到該外圓周面101上。
S7：使用該剪切裝置360剪切該成型膜20，使得該成型膜20的長度等於該外圓周面101的圓周長。
具體的，如圖4所示，步驟S5還包括如下子步驟：
S51：使用該溫度調節裝置344將該待成型膜20a加熱到一預定溫度，使得該待成型膜20a變成半熔融狀態。在本實施方式中，該預定溫度為220℃。
S52：使用該溫度調節裝置344保持該待成型膜20a的加熱溫度不變，該壓板343對該待成型膜20a施加一預定時間的壓力。在本實施方式中，該預定時間為5~10分鐘。
S53：使用該壓板343保持該壓力不變，然後使用該溫度調節裝置344將該待成型膜20a的溫度迅速降低，以對該待成型膜20a進行冷卻，以得到該成型膜20。
在其他實施方式中，也可先將該成型膜20進行剪切，然後再將該剪切後的成型膜20貼附到該外圓周面101上。
具體的，如圖5所示，步驟S6還包括如下子步驟：
S61：在該外圓周面101上塗敷該黏著劑102。
S62：將該成型膜20設置在該貼合裝置350上，且該成型面201背離該原始輪10。
S63：將該原始輪10壓設在該成型膜20的一端，使得該成型膜20的該端先貼附在該外圓周面101上。
S64：轉動該原始輪10，直至該成型膜20包覆該外圓周面101。
相較於先前技術，本發明的成型滾輪及其製造設備與製造方法，利用平面加工技術直接在金屬模仁上加工出微結構圖案，然後利用平面轉印技術將該微結構圖案轉印到帶狀的待成型膜上，以形成帶狀的成型膜，最後直接將該帶狀的成型膜貼附在該外圓周面上，代替了現有技術中在外圓周面上進行銅電鍍及雕刻的步驟。由於平面加工比曲面加工簡單很多，使得該成型膜的加工比較方便快捷，而且若該成型膜上的微結構壓印圖案被破壞了，直接在將該成型膜取下，更換另一新的成型膜，或者將新的成型膜直接貼附在原成型膜上即可，因此可有效提高該成型滾輪製造的光學薄膜的生產效率。
同時，由於平面加工的加工精度比曲面加工高，從而可更精確地控制該微結構壓印圖案的精度，從而提高該成型滾輪製造的光學薄膜的產品良率。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．成型滾輪
10．．．原始輪
101．．．外圓周面
102．．．黏著劑
20．．．成型膜
20a．．．待成型膜
201．．．成型面
201a．．．待成型面
202．．．微結構壓印圖案
300．．．成型滾輪的製造設備
310．．．承載平板
320．．．拋光裝置
330．．．加工治具
331．．．雷射發射器
332．．．反射鏡
333．．．聚光透鏡
340．．．熱壓印裝置
342．．．基板
343．．．壓板
344．．．溫度調節裝置
350．．．貼合裝置
351．．．工作平臺
360．．．剪切裝置
400．．．待加工金屬模仁
410．．．待加工平面
411．．．微結構轉印圖案
420．．．金屬模仁
430．．．加工面
圖1係圖1是本發明較佳實施方式的成型滾輪的結構示意圖。
圖2係本發明較佳實施方式的成型滾輪的製造設備的結構示意圖。
圖3-5係本發明較佳實施方式的成型滾輪的製造方法的流程圖。
100．．．成型滾輪
10．．．原始輪
101．．．外圓周面
102．．．黏著劑
20．．．成型膜
201．．．成型面
202．．．微結構壓印圖案
Claims (10)
- 一種成型滾輪，其包括一原始輪及一成型膜，該原始輪包括一外圓周面，該成型膜由可撓性材料製成，並貼附在該外圓周面上，該成型膜包括一背離該原始輪的成型面，該成型面上設置有微結構壓印圖案。
- 如申請專利範圍第1項所述的成型滾輪，其中，該成型膜的材料為乙烯-四氟乙烯或聚四氟乙烯。
- 一種成型滾輪的製造設備，其包括一承載平板、一拋光裝置、一加工治具、一熱壓印裝置、一貼合裝置及一剪切裝置；該承載平板用於承載一待加工金屬模仁，該待加工金屬模仁包括一背離該承載平板設置的待加工面；該拋光裝置用於將該待加工面拋光成鏡面；該加工治具用於在該待加工面上加工出微結構轉印圖案以形成金屬模仁及加工面；該熱壓印裝置用於將該微結構轉印圖案轉印到一待成型膜的待成型面上以形成成型膜及成型面；該貼合裝置用於將該成型膜貼附在一原始輪的外圓周面上，該剪切裝置用於將該成型膜進行剪切。
- 如申請專利範圍第3項所述的成型滾輪的製造設備，其中，該加工治具包括雷射切割裝置、鑽石刀或者噴砂機。
- 如申請專利範圍第3項所述的成型滾輪的製造設備，其中，該熱壓印裝置包括一基板、一壓板及一溫度調節裝置；該金屬模仁及該待成型膜設置在該基板及該壓板之間；該金屬模仁位於該基板上，該加工面背離該基板，該待成型面與該加工面接觸；該壓板位於該待成型膜之上；該壓板用於對該待成型膜施加壓力以將該微結構轉印圖案轉印至該待成型面；該溫度調節裝置用於對該待成型膜進行加熱或冷卻。
- 如申請專利範圍第3項所述的成型滾輪的製造設備，其中，該貼合裝置包括一工作平臺，該原始輪設置在該工作平臺的上方，該外圓周面上塗敷有用於黏著該成型膜的黏著劑，該成型膜設置在該原始輪與該工作平臺之間。
- 一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
提供一待加工金屬模仁及如申請專利範圍第3項所述的成型滾輪的製造設備，並將該待加工金屬模仁設置在該承載平板上，該待加工金屬模仁包括一背離該承載平板設置的待加工面；
使用該拋光裝置將該待加工面拋光成成鏡面；
使用該加工治具在該待加工面上加工出微結構轉印圖案，以形成加工面及金屬模仁；
將該金屬模仁從該承載板上取下，並提供一待成型膜，然後將該金屬模仁及該待成型膜放入該熱壓印裝置內；
使用該熱壓印裝置將該微結構轉印圖案轉印至該待成型面上，以形成一成型膜，該成型膜包括具有由該微結構轉印圖案轉印而來的微結構壓印圖案的成型面；
使用該貼合裝置將該成型膜貼附到該原始輪的外圓周面上，且該成型面背離該原始輪；及
使用該剪切裝置剪切該成型膜。 - 如申請專利範圍第7項所述的成型滾輪的製造方法，其中，在使用該熱壓印裝置將該微結構轉印圖案轉印至該待成型面上的步驟中還包括如下子步驟：使用該溫度調節裝置將該待成型膜加熱到一預定溫度，使得該待成型膜變成半熔融狀態；保持該待成型膜的加熱溫度不變，該熱壓印裝置對該待成型膜施加一預定時間的壓力；保持該壓力不變，該熱壓印裝置對該待成型膜進行冷卻。
- 如申請專利範圍第8項所述的成型滾輪的製造方法，其中，該預定溫度為220℃，該預定時間為5~10分鐘。
- 如申請專利範圍第7項所述的成型滾輪的製造方法，其中，在將該成型膜貼附到該原始輪的外圓周面上的步驟中還包括如下子步驟：在該外圓周面上塗敷該黏著劑；將該成型膜設置在該貼合裝置上，且該成型面背離該原始輪；將該原始輪壓設在該成型膜的一端，使得該成型膜的該端先貼附在該外圓周面上；轉動該原始輪，直至該成型膜包覆該外圓周面。
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