TW201429678A - 成型滾輪及其製造設備與製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種成型滾輪，其包括一個原始輪及一個成型膜。該原始輪包括一個外圓週面。該成型膜是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面上。該成型膜由有機-無機複合材料製成。該成型膜包括一個背離該原始輪的成型面。該成型面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

成型滾輪及其製造設備與製造方法

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其製造設備與製造方法。

先前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週面上的銅膜，且銅膜的表面通過蝕刻形成有微結構圖案。由於銅的材質比較軟，使得微結構圖案的耐磨性不高，很容易被破壞，需要更換成型滾輪，這樣就提高了該光學薄膜的生產成本。同時由於銅的抗沾黏性不好，使得在生產光學薄膜的過程中，光學薄膜不易與銅分離，嚴重影響該光學薄膜的產品良率。進一步的，由於銅膜的表面蝕刻所需的時間比較長，生產效率較低，且容易產生化學廢液，容易污染環境。

有鑒於此，有必要提供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，能夠有效降低光學薄膜的生產成本，且提高光學薄膜的產品良率。

一種成型滾輪，其包括一個原始輪及一個成型膜。該原始輪包括一個外圓週面。該成型膜是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面上。該成型膜由有機-無機複合材料製成。該成型膜包括一個背離該原始輪的成型面。該成型面上設置微結構壓印圖案。

一種成型滾輪的製造設備，其包括一個容器、一個加熱裝置、一個塗佈裝置及一個加工治具。該容器用於容置一個待成型膜材料。該加熱裝置用於加熱該待成型膜材料至熔融狀態。該塗佈裝置包括一個成型腔。該成型腔的形狀與該成型滾輪相同。一個原始輪容置在該成型腔內。該成型腔具有一個開口，該熔融的待成型膜材料自該開口進入該成型腔內，該原始輪進行旋轉，使得該熔融的待成型膜材料均勻塗佈該原始輪的外圓週面上，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜。該待成型膜包括一個背離該原始輪的待成型面。該加工治具用於將該待成型面上加工出微結構壓印圖案以得到成型滾輪。

一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：

提供待成型膜材料及上述的成型滾輪的製造設備，將該待成型膜材料容置在該容器內，使用該加熱裝置將該待成型膜材料加熱至熔融狀態；

將一個原始輪容置到該塗佈裝置的該成型腔內，該熔融的待成型膜材料自該開口進入該成型腔內，旋轉該原始輪，使該熔融的待成型膜材料均勻塗佈該原始輪的外圓週面上，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜，該待成型膜包括一個背離該外圓週面的待成型面，該待成型膜及該原始輪共同形成一個待成型滾輪；

使用該加工治具在該待成型面上加工出微結構壓印圖案以得到成型滾輪。

相較於先前技術，本發明的成型滾輪及其製造設備及製造方法，利用旋轉塗佈的方法在該原始輪上直接塗佈一層均勻的待成型膜材料，以得到無縫的圓環狀結構的待成型膜，然後利用壓印的方法直接在該待成型膜上加工出微結構壓印圖案，因此製造方法簡單，生產效率高；不會產生化學廢液，有利於環境保護。

100．．．成型滾輪

10．．．原始輪

101．．．外圓週面

20．．．成型膜

201．．．成型面

202．．．微結構壓印圖案

300．．．成型滾輪的製造設備

310．．．容器

320．．．加熱裝置

330．．．塗佈裝置

331．．．成型腔

332．．．開口

350．．．加工治具

351．．．金屬模仁

352．．．轉印面

353．．．微結構轉印圖案

20a．．．待成型膜

20b．．．待成型膜材料

201a．．．待成型面

100a．．．待成型滾輪

圖1係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及圖4係本發明較佳實施方式的成型滾輪的製造方法的流程圖。

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，其包括一個圓柱狀的原始輪10及一個成型膜20。

該原始輪10包括一個外圓週面101，該成型膜20是無縫的圓環狀結構，且套設在該原始輪10的外圓週面101上。

該成型膜20由可撓性的有機-無機複合材料製成。在本實施方式中，該有機-無機複合材料由聚醚醚酮(Poly-ether-ether-ketone, PEEK)、碳纖維、石墨及聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)混合而成，其中PEEK的質量佔該有機-無機複合材料的質量的70%，碳纖維、石墨及PTFE的質量之和佔該有機-無機複合材料的質量的30%。該有機-無機複合材料具有高強度、低摩擦係數、可加工性及可撓性，使得該成型膜20與該成型滾輪100製造的光學薄膜容易相互分離，從而不影響該光學薄膜的產品良率。

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個容器310、一個加熱裝置320、一個塗佈裝置330及一個加工治具350。

該容器310用於容置一個待成型膜材料20b。在本實施方式中，該待成型膜材料20b為由PEEK、碳纖維、石墨及聚四氟乙烯PTFE的混合物。

該加熱裝置320用於對該容器310中的待成型膜材料20b進行加熱到一預定溫度，直至該待成型膜材料20b變成熔融狀態。在本實施方式中，該預定溫度為390℃。

該塗佈裝置330用於將該熔融的待成型膜材料20b均勻塗佈於該原始輪10的外圓週面101上，待該熔融的待成型膜材料20b冷卻後即形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜20a。該待成型膜20a及該原始輪10共同形成一個待成型滾輪100a。該待成型膜20a包括一個背離該原始輪10的待成型面201a。在本實施方式中，該塗佈裝置330包括一個成型腔331，該成型腔331的形狀與該成型滾輪100相同，該原始輪10容置在該成型腔331內，該成型腔331具有一個開口332。該熔融的待成型膜材料20b自該開口332進入該成型腔331內，該原始輪10進行旋轉，使得該熔融的待成型膜材料20b均勻塗佈該原始輪10上。

該加工治具350用於在該待成型面201a上加工出該微結構壓印圖案202。在本實施方式中，該加工治具350包括一個金屬模仁351。該金屬模仁351包括一個轉印面352，該轉印面352上形成有微結構轉印圖案353。該待成型滾輪100a在該轉印面352上滾動，且該待成型膜20a與該轉印面352接觸，使得該金屬模仁351能夠將該微結構轉印圖案353轉印到該待成型面201a上，以形成該微結構壓印圖案202，從而得到該成型滾輪100。在其他實施方式中，該加工治具350包括一個用於加工該待成型面201a的鑽石刀或雷射加工機。

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：提供該容器310及該加熱裝置320，將該待成型膜材料20b容置在該容器310內，使用該加熱裝置320將該待成型膜材料20b加熱至一預定溫度，直至該待成型膜材料20b變成熔融狀態。在本實施方式中，該預定溫度為340℃。

S2：將該原始輪10容置在該塗佈裝置330的成型腔331內，將該熔融的待成型膜材料20b從該成型腔331的該開口332進入該成型腔331內，該原始輪10旋轉，使得該待成型膜材料20b被均勻塗佈到該原始輪10的外圓週面101上，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜20a，且該待成型膜20a及該原始輪10共同形成一個待成型滾輪100a。

S3：使用該加工治具350在該待成型膜20a的待成型面201a上加工出該微結構壓印圖案202。在本實施方式中，使用滾輪壓印的方式加工出該微結構壓印圖案202。在其他實施方式中，也可使用鑽石刀切割的方式加工出該微結構壓印圖案202。也可將先將該待成型膜20a加熱至一預定溫度(比如200℃)，該預定溫度低於該待成型膜20a的熔化溫度，使得該待成型膜20a軟化，然後再在該待成型面201a上加工出該微結構壓印圖案202。

具體的，若採用滾輪壓印的方式加工出該微結構壓印圖案202，則如圖4所示，該步驟S3還包括如下子步驟：

S31：提供一個金屬模仁351，該金屬模仁351具有一個轉印面352，該轉印面352上形成有微結構轉印圖案353。

S32：將該待成型面201a朝向該金屬模仁351推進，直至該金屬模仁351上的微結構轉印圖案353陷入該待成型面201a內。

S33：將該待成型滾輪100a在該待成型面201a上滾動，使得該金屬模仁351將該微結構轉印圖案353轉印到該待成型面201a上，以形成該微結構壓印圖案202，從而得到該成型滾輪100。

相較於先前技術，本發明的成型滾輪及其製造設備及製造方法，利用旋轉塗佈的方法在該原始輪上直接塗佈一層均勻的待成型膜材料，以得到無縫的圓環狀結構的待成型膜，然後利用壓印的方法直接在該待成型膜上加工出微結構壓印圖案，因此製造方法簡單，生產效率高；不會產生化學廢液，有利於環境保護。

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爰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．．．外圓週面

20．．．成型膜

201．．．成型面

202．．．微結構壓印圖案

Claims (9)

1. 一種成型滾輪，其包括一個原始輪及一個成型膜，該原始輪包括一個外圓週面，該成型膜是無縫的圓環狀結構且套設在該外圓週面上；該成型膜由有機-無機複合材料製成，該成型膜包括一個背離該原始輪的成型面，該成型面設置有微結構壓印圖案。
2. 如請求項1所述的成型滾輪，其中，該有機-無機複合材料為由聚醚醚酮、碳纖維、石墨及聚四氟乙烯混合而成。
3. 如請求項1所述的成型滾輪，其中，該聚醚醚酮的質量佔該有機-無機複合材料的總質量的70%，該碳纖維、石墨及聚四氟乙烯的質量之和佔該有機-無機複合材料的總質量的30%。
4. 一種成型滾輪的製造設備，其包括一個容器、一個加熱裝置、一個塗佈裝置及一個加工治具，該容器用於容置一個待成型膜材料，該加熱裝置用於加熱該待成型膜材料至熔融狀態；該塗佈裝置包括一個成型腔，該成型腔的形狀與該成型滾輪的形狀相同，一個原始輪容置在該成型腔內，該成型腔具有一個開口，該熔融的待成型膜材料自該開口進入該成型腔內，該原始輪進行旋轉，使得該熔融的待成型膜材料均勻塗佈該原始輪的外圓週面上，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜；該待成型膜包括一個背離該原始輪的待成型面；該加工治具用於將該待成型面上加工出微結構壓印圖案以得到一個成型滾輪。
5. 如請求項4所述的成型滾輪的製造設備，其中，該加工治具包括一個金屬模仁，該金屬模仁包括一個轉印面，該轉印面形成有微結構轉印圖案。
6. 一種成型滾輪的製造方法，其包括如下步驟：
   提供待成型膜材料及如請求項4所述的成型滾輪的製造設備，將該待成型膜材料容置在該容器內，使用該加熱裝置將該待成型膜材料加熱至熔融狀態；
   將一個原始輪容置到該塗佈裝置的該成型腔內，該熔融的待成型膜材料自該開口進入該成型腔內，旋轉該原始輪，使得該熔融的待成型膜材料均勻塗佈該原始輪的外圓週面上，以形成一個無縫的圓環狀結構的待成型膜，該待成型膜包括一個背離該外圓週面的待成型面，該待成型膜及該原始輪共同形成一個待成型滾輪；及
   使用該加工治具在該待成型面上加工出微結構壓印圖案以得到一個成型滾輪。
7. 如請求項6所述的成型滾輪的製造方法，其中，在使用該加工治具在該待成型面上加工出微結構壓印圖案的步驟中還包括如下子步驟：提供一個包括轉印面的金屬模仁，該轉印面上形成有微結構轉印圖案；將該待成型面朝向該金屬模仁推進，使得該待成型面陷入該微結構轉印圖案內；將該待成型滾輪在該金屬模仁上滾動，使得該金屬模仁能夠將該微結構轉印圖案轉印到該待成型面上，以形成該微結構壓印圖案。
8. 如請求項6所述的成型滾輪的製造方法，其中，先將該待成型膜加熱至一預定溫度，該預定溫度低於該待成型膜的熔化溫度，然後再使用該加工治具在該待成型面上加工出該微結構壓印圖案。
9. 如請求項6所述的成型滾輪的製造方法，其中，該待成型膜材料為由聚醚醚酮、碳纖維、石墨及聚四氟乙烯組成的混合物，該加熱裝置將該待成型膜材料加熱至390℃。