UA119707C2 - METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL DIFFUSER - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL DIFFUSER Download PDFInfo
- Publication number
- UA119707C2 UA119707C2 UAA201711151A UAA201711151A UA119707C2 UA 119707 C2 UA119707 C2 UA 119707C2 UA A201711151 A UAA201711151 A UA A201711151A UA A201711151 A UAA201711151 A UA A201711151A UA 119707 C2 UA119707 C2 UA 119707C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- conical
- optical
- optical diffuser
- manufacturing
- diffuser
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 7
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- -1 silver halide Chemical class 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Abstract
Винахід належить до оптоелектроніки, зокрема до способів виготовлення оптичного дифузору. Оптичні дифузори широко використовуються в рідкокристалічних дисплеях, проекційних системах та в інших пристроях, де виникає необхідність у формуванні освітлювального пучка з заданими параметрами. Також оптичні дифузори можуть використовуватися в системах стеження за рухомими об’єктами. Спосіб виготовлення оптичного дифузору у вигляді рельєфної мікроструктури, відповідно до винаходу, включає нанесення твердосплавним конічним індентором з кутом при вершині (120…160)о конічних заглиблень на металеву підкладку, яка подалі використовується як штамп для термопресування рельєфної мікроструктури у вигляді конічних виступів на оптично прозорому полімерному матеріалі. Запропонований винахід дозволяє забезпечити високе пропускання світла та зменшення частки нерозсіяного світла в оптичних дифузорах з одночасним забезпеченням якості та високої повторюваності характеристик оптичного дифузора за рахунок виготовлення їх у вигляді рельєфної мікроструктури з різними заздалегідь визначеними кутами відхилення розсіяного випромінювання та з різним розміщенням заглиблень на металевій підкладці. 1The invention relates to optoelectronics, in particular to methods of manufacturing an optical diffuser. Optical diffusers are widely used in liquid crystal displays, projection systems and other devices where there is a need to form a lighting beam with specified parameters. Optical diffusers can also be used in tracking systems for moving objects. A method of manufacturing an optical diffuser in the form of a relief microstructure, according to the invention, includes applying a carbide conical indenter with an angle at the apex (120… 160) o conical recesses on a metal substrate, which is further used as a stamp for thermopressing embossed microstructure in the form of conical projections polymeric material. The present invention allows to provide high light transmission and reduce the proportion of scattered light in optical diffusers while ensuring quality and high repeatability of the optical diffuser by manufacturing them in the form of embossed microstructure with different predetermined angles of deflection of scattered radiation and radiation. 1
Description
рельєфної мікроструктури з різними заздалегідь визначеними кутами відхилення розсіяного випромінювання та з різним розміщенням заглиблень на металевій підкладці.relief microstructure with different predetermined angles of deflection of scattered radiation and with different placement of depressions on the metal substrate.
Винахід належить до оптоелектроніки, зокрема до способів виготовлення оптичного дифузора. Оптичні дифузори широко використовуються в рідкокристалічних дисплеях, проекційних системах та в інших пристроях, де виникає необхідність у формуванні освітлювального пучка з заданими параметрами. Також оптичні дифузори можуть використовуватися в системах стеження за рухомими об'єктами.The invention relates to optoelectronics, in particular to methods of manufacturing an optical diffuser. Optical diffusers are widely used in liquid crystal displays, projection systems and in other devices where there is a need to form a lighting beam with specified parameters. Optical diffusers can also be used in tracking systems for moving objects.
На сьогодні для виготовлення оптичних дифузорів використовують як способи, основані на голографічному створенні дифракційних граток, способи з використанням мікросфер, розміщених у полімерній матриці, так і способи формування ЗО структур на основі на півтоновій літографії.Today, methods based on the holographic creation of diffraction gratings, methods using microspheres placed in a polymer matrix, and methods of forming 3D structures based on halftone lithography are used for the manufacture of optical diffusers.
Винахіднику відомо багато аналогічних рішень способів виготовлення оптичного дифузора, серед яких за сукупністю суттєвих ознак найближчими є наступні.The inventor knows many similar solutions for manufacturing an optical diffuser, among which the following are the closest in terms of essential characteristics.
Відомий спосіб виготовлення оптичного дифузора, в якому для виготовлення оптичного дифузора пропонується використання голографічних структур у вигляді дифракційних граток («Создание оптических рассеивателей на галоидосеребряньїх фотоматериалах с помощью мультиплексньїх голограмм», Н.М. Ганжерли, С.Н. Гуляєв, И.А. Маурер, Д.Ф.Черньїх. Журнал технической физики, 2014, том 84, вьіп. 12). Для того, щоб голограма розсіювала падаюче випромінювання в об'ємному фізичному куті необхідно, щоб її структура була більш складною, являла собою безліч дифракційних граток, орієнтованих за різними кутами в площині голограм.There is a known method of manufacturing an optical diffuser, in which the use of holographic structures in the form of diffraction gratings is proposed for the manufacture of an optical diffuser ("Creation of optical diffusers on silver halide photographic materials with the help of multiplex holograms", N.M. Ganzherly, S.N. Gulyaev, I.A. Maurer, D.F. Chernykh. Journal of technical physics, 2014, volume 84, issue 12). In order for the hologram to scatter the incident radiation in a three-dimensional physical angle, it is necessary that its structure be more complex, consisting of many diffraction gratings oriented at different angles in the hologram plane.
Вказаний спосіб полягав в тому, що тонка амплітудна мультиплексна голограма створювалася в результаті інтерференції двох плоских пучків на фотоплатівці під заданим кутом шляхом М/2 однакових експозицій, між якими фотоплатівка поверталась на невеликий фіксований кут навколо нормалі до її поверхні, величина якого визначала кількість плоских хвиль М. Після обробки мультиплексної голограми вона являла собою сукупність безлічі амплітудних граток, повернутих відносно один одного. Для отримання оптичного дифузора, придатного до використання, необхідно перетворити амплітудну голограму-дифузор у високоефективну рельєфно-фазову структуру. В результаті фотохімічної обробки голограми срібне зображення повністю видалялося з фотоемульсії, що призводить до формування чисто рельєфно-фазової структури голограм. При освітленні мультиплексної голограми кожна з елементарних граток створювали пучки 1-х порядків, які у Фур'є-площині лінзи збиралися в кільце, заповнене точками, що світяться.The indicated method consisted in the fact that a thin amplitude multiplex hologram was created as a result of the interference of two flat beams on a photographic plate at a given angle by M/2 identical exposures, between which the photographic plate was turned by a small fixed angle around the normal to its surface, the value of which determined the number of plane waves M. After processing the multiplex hologram, it was a collection of many amplitude gratings rotated relative to each other. To obtain a usable optical diffuser, it is necessary to convert the amplitude hologram-diffuser into a highly efficient relief-phase structure. As a result of the photochemical processing of the hologram, the silver image was completely removed from the photoemulsion, which leads to the formation of a purely relief-phase structure of the holograms. When illuminating a multiplex hologram, each of the elementary gratings created beams of the 1st order, which in the Fourier plane of the lens gathered into a ring filled with luminous points.
Недоліком запропонованого способу є те, що оптичні властивості фазових голограм- дифузорів істотно залежать від нелінійного перетворення амплітудної структури до фазової.The disadvantage of the proposed method is that the optical properties of phase holograms-diffusers depend significantly on the nonlinear transformation of the amplitude structure to the phase structure.
Крім того, оптичний дифузор виготовляться з м'якого полімерного матеріалу, що ускладнює його експлуатацію. Голографічним способом можуть бути виготовлені оптичні дифузори з певним набором характеристик для застосування у конкретних системах.In addition, the optical diffuser is made of soft polymer material, which complicates its operation. Optical diffusers with a certain set of characteristics for use in specific systems can be manufactured by the holographic method.
У деяких технічних пристроях потрібні оптичні дифузори, що розсіюють світловий потік на невеликі кути (10-20)7 без істотного зниження коефіцієнта пропускання світла оптичною системою (Дмитриев А.В., Мванов А.В., Хохлов А.Р. Численное моделирование распространения света через диффузор. Фундаментальная и прикладная математика, 2009.In some technical devices, optical diffusers are required, which disperse the light flux to small angles (10-20)7 without significantly reducing the light transmission coefficient of the optical system (A.V. Dmitriev, A.V. Mvanov, A.R. Khokhlov, Numerical propagation modeling of light through a diffuser. Fundamental and Applied Mathematics, 2009.
Т.15, Мо 6. с.33-41). Як правило, конструкції таких дифузорів базуються на застосуванні мікросфер, розміщених у полімерній матриці, які і розсіюють потік світла на необхідний кут.Vol. 15, Mo. 6. pp. 33-41). As a rule, the designs of such diffusers are based on the use of microspheres placed in a polymer matrix, which scatter the light stream at the required angle.
Недоліком вказаного аналога є те, що може використовуватися один або декілька шарів матеріалу, прозорого для використовуваного діапазону спектра, і в кожному з шарів є зазначені мікроскопічні частинки іншої речовини.The disadvantage of this analogue is that one or more layers of material transparent to the used spectrum range can be used, and each of the layers contains the specified microscopic particles of another substance.
Частково недоліки усунені у відомому способі виготовлення оптичних дифузорів, що взято за прототип (патент 05 6410213, опублікований 25.06.2002 р.). Відповідно до вказаного патенту сфокусованим лазерним випромінюванням здійснюється експонування фоточутливого шару, нанесеного на підкладку з оптично прозорого матеріалу, з наступним селективним травленням фоточутливого шару, при якому вилучаються неопромінені дільниці. На підкладці формується рельєфно-фазова структура, яка спрямовує падаюче світло у кільце, розташоване під визначеним кутом. За посиланням пер:/Лумли.грорпогопісз5.сот/епдіпеегеа-айтивегв-іптоптаїйоп/ (Епаіпеетєд Рійизег5) на першому зображенні схематично представлено принцип дії оптичного дифузора зі штучно утвореною ЗО рельєфно-фазовою структурою.Some of the shortcomings are eliminated in the known method of manufacturing optical diffusers, which is taken as a prototype (patent 05 6410213, published on 06/25/2002). According to the specified patent, a photosensitive layer deposited on a substrate of optically transparent material is exposed with focused laser radiation, followed by selective etching of the photosensitive layer, during which non-irradiated areas are removed. A relief-phase structure is formed on the substrate, which directs the incident light into a ring located at a certain angle. According to the link per:/Lumly.grorpogopisz5.sot/epdipeegea-aitivegv-iptoptaiyop/ (Epaipeeted Riyizeg5) the principle of operation of an optical diffuser with an artificially formed ZO relief-phase structure is schematically presented in the first image.
Недолік запропонованого способу прототипу полягає в тому, що рельєфно-фазова структура дифузора створена з м'якого полімерного матеріалу, розміщеного на оптично прозорій підкладці. Можливе виготовлення металевого штампу з полімерного оригіналу з наступним виготовленням копій на оптично прозорому матеріалі (полікарбонат, поліметилметакрилат).The disadvantage of the proposed method of the prototype is that the relief-phase structure of the diffuser is made of a soft polymer material placed on an optically transparent substrate. It is possible to make a metal stamp from a polymer original with the subsequent production of copies on an optically transparent material (polycarbonate, polymethyl methacrylate).
В основу винаходу поставлена задача забезпечення високого пропускання світла та 60 зменшення частки нерозсіяного світла в оптичних дифузорах з одночасним забезпеченням якості та високої повторюваності характеристик оптичного дифузора за рахунок виготовлення їх у вигляді рельєфної мікроструктури з різними заздалегідь визначеними кутами відхилення розсіяного випромінювання та з різним розміщенням заглиблень на металевій підкладці.The invention is based on the task of ensuring high light transmission and 60 reducing the proportion of unscattered light in optical diffusers while simultaneously ensuring the quality and high repeatability of optical diffuser characteristics by manufacturing them in the form of a relief microstructure with different predetermined angles of deflection of scattered radiation and with different placement of depressions on metal substrate.
Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виготовлення оптичного дифузора у вигляді рельєфної мікроструктури, відповідно до винаходу, включає нанесення твердосплавним конічним індентором з кутом при вершині (120...160)7 конічних заглиблень на металеву підкладку, яка подалі використовується як штамп для термопресування рельєфної мікроструктури у вигляді конічних виступів на оптично прозорому полімерному матеріалі.The problem is solved by the fact that the method of manufacturing an optical diffuser in the form of a relief microstructure, according to the invention, includes applying a carbide conical indenter with an angle at the top of (120...160)7 conical depressions on a metal substrate, which is later used as a stamp for thermopressing a relief microstructures in the form of conical protrusions on an optically transparent polymer material.
При цьому відстань між центрами сусідніх заглиблень діаметром Ю може становити відAt the same time, the distance between the centers of adjacent recesses with a diameter of Ю can be from
Оя0,050 до Ю0,50.Oya0.050 to Yu0.50.
При цьому нанесення конічних заглиблень може здійснюватися індентором з шорсткістю поверхні не гірше К2 0,80.At the same time, the application of conical recesses can be carried out with an indenter with a surface roughness not worse than K2 0.80.
Між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результатом, який досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок.The following cause-and-effect relationship exists between the set of essential features of the invention and the technical result that is achieved.
Винахідниками в процесі досліджень було визначено, що для покращення експлуатаційних характеристик та технологічності виготовлення оптичного дифузора його виготовляють у вигляді рельєфної мікроструктури з заданими характеристиками. Зокрема, відповідно до однієї з ознак винаходу, спосіб включає нанесення твердосплавним конічним індентором з кутом при вершині (120...160)7" конічних заглиблень на металеву підкладку, яка подалі використовується як штамп для термопресування рельєфної мікроструктури у вигляді конічних виступів на оптично прозорому полімерному матеріалі. Конічна форма заглиблень на штампі дозволяє формувати в подальшому конічні виступи на дифузорі, які забезпечують отримання рівномірного розподілу інтенсивності відхиленого світла у кільцевій зоні (кільцева зона - кожна ділянка оптичної системи, віддалена від її осі на відстань 4). Відхилення від конічної форми призводить до збільшення частки розсіяного під випадковими кутами світла і нерівномірного розподілу інтенсивності світла у кільцевій зоні, до випадкового розсіяння та зменшення пропускання.In the process of research, the inventors determined that in order to improve the operational characteristics and manufacturability of manufacturing the optical diffuser, it is manufactured in the form of a relief microstructure with specified characteristics. In particular, according to one of the features of the invention, the method includes applying a carbide conical indenter with an angle at the top (120...160)7" of conical depressions on a metal substrate, which is later used as a stamp for thermopressing a relief microstructure in the form of conical protrusions on an optically transparent polymer material. The conical shape of the recesses on the stamp allows for the subsequent formation of conical protrusions on the diffuser, which ensure the uniform distribution of the intensity of the deflected light in the annular zone (the annular zone is each section of the optical system, which is 4 distances from its axis). Deviation from the conical shape leads to an increase in the share of light scattered at random angles and an uneven distribution of light intensity in the ring zone, to random scattering and a decrease in transmittance.
Використання оптично прозорого полімерного матеріалу дозволяє забезпечити роботу оптичного дифузора, оскільки характеризується необхідними фізико-хімічними характеристиками та здатний набувати задану форму після обробки.The use of optically transparent polymer material allows to ensure the operation of the optical diffuser, as it is characterized by the necessary physical and chemical characteristics and is able to acquire a given shape after processing.
Винахідниками також при створенні дослідних зразків встановлено, що кут індентора визначає кут розсіяного (відхиленого) світла, тобто кут відхилення дифузором оптичного випромінювання. В процесі досліджень було встановлено, що для забезпечення оптимального кута відхилення дифузора, кут при вершині індентора повинен становити в діапазоні (120...160)7, що забезпечить кут відхилення дифузором оптичного випромінювання всього в межах 5...10".The inventors also established during the creation of experimental samples that the angle of the indenter determines the angle of scattered (deflected) light, that is, the angle of deflection of optical radiation by the diffuser. In the course of research, it was established that in order to ensure the optimum deflection angle of the diffuser, the angle at the top of the indenter should be in the range (120...160)7, which will ensure the deflection angle of the optical radiation by the diffuser is only within 5...10".
Винахідниками також було встановлено, що для отримання дифузора, який відхиляє максимальну величину світла в кільце (кожна ділянка оптичної системи, віддалена від її осі на відстань 4 (кільцева зона), дає зображення світної точки у вигляді кільця), конічні елементи повинні займати максимальну площу на поверхні підкладки. Розміщувати заглиблення надто близько не можливо внаслідок деформації сусідніх конічних заглиблень. В процесі досліджень встановлено, що оптимальною відстанню між центрами заглиблень є діапазон від О-0,050 до ря0,50. В Таблиці наведені дані про вплив розміщення конічних заглиблень на ефективність виготовлених дифузорів.The inventors also established that in order to obtain a diffuser that deflects the maximum amount of light into a ring (each section of the optical system, distant from its axis at a distance of 4 (annular zone), gives an image of a light point in the form of a ring), conical elements must occupy the maximum area on the substrate surface. It is not possible to place the depressions too close due to the deformation of the neighboring conical depressions. In the process of research, it was found that the optimal distance between the centers of the depressions is the range from О-0.050 to ря0.50. The table shows data on the influence of the placement of conical recesses on the efficiency of the manufactured diffusers.
Таблиця 1Table 1
Залежність частки розсіяного світла від відстані між центрами заглиблень заглиблень світла 7 о030 | 7777780Dependence of the fraction of scattered light on the distance between the centers of recesses of recesses of light 7 o030 | 7777780
Відповідно до таблиці, розміщення заглиблень на більшій відстані за вказаний діапазон призводить до значного збільшення частки нерозсіяного світла, що зменшує ефективність оптичного дифузора. Розміщення заглиблень на меншій відстані може призводити до деформації форми сусіднього заглиблення, що в свою чергу призводить до нерівномірного розподілу інтенсивності після дифузора.According to the table, placing recesses at a greater distance than the specified range leads to a significant increase in the proportion of unscattered light, which reduces the efficiency of the optical diffuser. Placing recesses at a shorter distance can lead to deformation of the shape of the adjacent recess, which in turn leads to an uneven distribution of intensity after the diffuser.
В процесі досліджень конічні заглиблення створювались на підкладці, яка далі використовувалась як штамп для виготовлення дифузорів на прозорому полімерному матеріалі.In the course of research, conical depressions were created on the substrate, which was then used as a stamp for the manufacture of diffusers on a transparent polymer material.
Матеріал штампа повинен бути одночасно пластичним для того, щоб на ньому можливо було створювати твердосплавним індентором конічні заглиблення і забезпечувати отримання великої кількості копій. Отримання необхідної кількості копій можливо тільки з використанням штампа, температура плавлення матеріалу якого значно, на 300-500", перевищує температуру плавлення матеріалу, з якого виготовляють дифузори. Таким вимогам для матеріалу штампа задовольняють метали з твердістю за Бринеллем - 24...40 кгс/мм". Таким чином підкладка для виготовлення дифузорів повинна бути металевою для забезпечення необхідних експлуатаційних характеристик. Тільки правильний вибір матеріалу металевого штампа дозволяє отримувати дифузори з визначеними світлотехнічними характеристиками. Отримання заглиблень на штампі з дзеркальною металічною поверхнею є необхідною умовою для отримання дифузорів, які розсіюють світло у вузькому заздалегідь визначеному куті з мінімальною часткою розсіяного під довільними кутами світла.The material of the stamp must be plastic at the same time so that it is possible to create conical depressions on it with a hard alloy indenter and ensure the production of a large number of copies. Obtaining the necessary number of copies is possible only with the use of a stamp, the melting point of which material is significantly higher, by 300-500", than the melting point of the material from which the diffusers are made. Such requirements for the material of the stamp are met by metals with a Brinell hardness of 24...40 kgf /mm". Thus, the substrate for the manufacture of diffusers must be metal to ensure the necessary performance characteristics. Only the correct selection of the material of the metal stamp makes it possible to obtain diffusers with defined light-technical characteristics. Obtaining indentations on the die with a mirror-like metal surface is a necessary condition for obtaining diffusers that scatter light in a narrow predetermined angle with a minimal fraction of scattered light at arbitrary angles.
Відомо, що на якість дифузорів найбільший вплив має якість поверхні конусів, на яких відбувається розсіяння світла. При розсіянні світла конусами з дзеркальною поверхнею відхилення відбувається у певний кут, визначений кутом конічних виступів. Наявність подряпин на поверхні конусів призводить до появи світлових потоків, відхилених під випадковими кутами.It is known that the quality of the surface of the cones, on which light is scattered, has the greatest influence on the quality of diffusers. When light is scattered by cones with a mirror surface, the deflection occurs at a certain angle, determined by the angle of the conical protrusions. The presence of scratches on the surface of the cones leads to the appearance of light streams deflected at random angles.
Частина випадково розсіяного світла в залежності від якості обробки індентора може змінюватися від 2 до 15 95. Таким чином в процесі досліджень встановлено, що індентор повинен бути з визначеною шорсткістю поверхні. Винахідниками зокрема встановлено, що оптимальною шорсткістю поверхні є шорсткість не гірше К; 0,80. Шорсткість поверхні індентораThe part of randomly scattered light, depending on the quality of the indenter processing, can vary from 2 to 15 95. Thus, in the research process, it was established that the indenter should have a certain surface roughness. In particular, the inventors established that the optimal surface roughness is a roughness no worse than K; 0.80. Surface roughness of the indenter
В; 0,80 і менше забезпечує при термопресуванні прозору оптичну шорсткість полімернихIN; 0.80 and less provides transparent optical roughness of polymers during thermopressing
Зо оптичних розсіюючих елементів. При шорсткості індентора більше К; 0,80 при термопресуванні поверхня конічних розсіюючих елементів буде непрозорою, матовою. Встановлена шорсткість робочої поверхні індентора свідчить про те, що ця робоча поверхня є полірованою, що дозволяє при виготовленні дифузорів забезпечити оптичну якість конусного мікрорельєфу і, як наслідок, найменші втрати світлового потоку при проходженні його через дифузор.From optical scattering elements. When the roughness of the indenter is greater than K; 0.80 during thermopressing, the surface of the conical scattering elements will be opaque and matte. The established roughness of the working surface of the indenter indicates that this working surface is polished, which allows the optical quality of the conical microrelief to be ensured during the manufacture of diffusers and, as a result, the least loss of the light flux when it passes through the diffuser.
Запропонований спосіб включає нанесення конічних заглиблень на металеву підкладку твердосплавним конічним індентором. Виконання індентора твердосплавним дозволяє забезпечити дзеркальну поверхню індентора (з шорсткістю не гірше К;: 0,80), оскільки поверхню твердих сплавів, наприклад, таких як тверда сталь, можна шліфувати до дзеркальної.The proposed method involves making conical depressions on a metal substrate with a carbide conical indenter. Making the indenter a hard alloy allows you to ensure a mirror surface of the indenter (with a roughness not worse than K;: 0.80), since the surface of hard alloys, for example, such as hard steel, can be polished to a mirror surface.
Суть винаходу пояснюють креслення.The drawings explain the essence of the invention.
На Фіг. 1 показано розміщення конічних заглиблень на поверхні металевої підкладки (діаметр 1,0 мм);In Fig. 1 shows the placement of conical recesses on the surface of the metal substrate (diameter 1.0 mm);
На Фіг. 2 показано вид світлорозсіюючої поверхні, сформованої на поверхні підкладки з оптичного прозорого полімерного матеріалу, зокрема полікарбонату (діаметр конічних виступів 1,0 мм).In Fig. 2 shows a view of the light-scattering surface formed on the surface of a substrate made of an optically transparent polymer material, in particular polycarbonate (the diameter of the conical protrusions is 1.0 mm).
Зображувальні матеріали, що пояснюють заявлений винахід, а також наведені приклади конкретного виконання способу ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть винаходу.Illustrative materials explaining the claimed invention, as well as given examples of a specific implementation of the method in no way limit the scope of claims set forth in the formula, but only explain the essence of the invention.
Здійснюють спосіб виготовлення оптичного дифузора наступним чином.The method of manufacturing an optical diffuser is carried out as follows.
Приклад 1.Example 1.
Відповідно до запропонованого способу був виготовлений оптичний дифузор шляхом нанесення рельєфної мікроструктури на підкладку з алюмінієвого сплаву В95 твердосплавним конічним індентором з кутом при вершині 150", термопресуванням на підкладці з полікарбонату рельєфної мікроструктури.According to the proposed method, an optical diffuser was produced by applying a relief microstructure to a substrate made of aluminum alloy B95 with a carbide conical indenter with an angle at the top of 150", by thermopressing on a substrate made of polycarbonate with a relief microstructure.
Використовувались індентори, виконані з твердої сталі (твердість не менше 850 НМ10) або карбіду вольфраму (твердість не менше 1500 НМ10), поверхню яких можна шліфувати до дзеркальної. Для виготовлення штампів використовувався найбільш міцний серед відомих сплавів алюмінію - ВУ95, на якому при індентуванні забезпечується утворення конічних заглиблень з дзеркальною поверхнею. Як оптично прозорий полімерний матеріал використано полікарбонат. бо Термопресування здійснювалось штампом з температурою 100-120"С на пластиковій підкладці також нагрітій до 90-1007С при тиску 5-10 кг/мме. Час прикладання тиску на штамп становив 20-80 секунд.Indentors made of hard steel (hardness not less than 850 NM10) or tungsten carbide (hardness not less than 1500 NM10) were used, the surface of which can be polished to a mirror. The most durable among known aluminum alloys - VU95 - was used for the manufacture of stamps, on which, during indentation, the formation of conical recesses with a mirror surface is ensured. Polycarbonate was used as an optically transparent polymer material. because Thermopressing was carried out with a stamp with a temperature of 100-120"C on a plastic substrate also heated to 90-1007C at a pressure of 5-10 kg/mm. The time of applying pressure to the stamp was 20-80 seconds.
Конічні заглиблення розміщувалися на металевій підкладці таким чином, що відстань між центрами заглиблень діаметром О рівним 0,8 мм становила 0,88 мм (Ож0,10)3. Виготовлений оптичний дифузор являв собою прозору підкладку, на поверхні якої була сформована рельєфна структура.The conical recesses were placed on the metal substrate in such a way that the distance between the centers of the recesses with a diameter О equal to 0.8 mm was 0.88 mm (Ож0.10)3. The manufactured optical diffuser was a transparent substrate, on the surface of which a relief structure was formed.
Виготовлений оптичний дифузор забезпечує коефіцієнт пропускання світла більше 90 95 з одночасним зменшенням нерозсіяної компоненти до 1-3 95. На Фіг.2 наведено зображення світлорозсіюючої поверхні, сформованої на поверхні підкладки з полікарбонату.The manufactured optical diffuser provides a light transmission coefficient of more than 90 95 with a simultaneous reduction of the unscattered component to 1-3 95. Fig. 2 shows an image of the light-scattering surface formed on the surface of the polycarbonate substrate.
Приклад 2.Example 2.
Відповідно до запропонованого способу був виготовлений оптичний дифузор шляхом нанесення рельєфної мікроструктури на підкладку з алюмінієвого сплаву В95 твердосплавним конічним індентором з кутом при вершині 150", термопресуванням на підкладці з полікарбонату рельєфної мікроструктури. Матеріали та умови термопресування описані в прикладі 1.According to the proposed method, an optical diffuser was made by applying a relief microstructure to a substrate made of aluminum alloy B95 with a carbide conical indenter with an angle at the top of 150", by thermopressing on a substrate made of polycarbonate with a relief microstructure. The materials and conditions of thermopressing are described in example 1.
Конічні заглиблення розміщувалися на металевій підкладці таким чином, що відстань між центрами заглиблень діаметром 0,8 мм становила 0,84 мм (0О-0,050)3. Виготовлений оптичний дифузор являв собою прозору підкладку, на поверхні якої була сформована рельєфна структура. Виготовлений оптичний дифузор забезпечує коефіцієнт пропускання світла більше 90 95 із значенням нерозсіяної компоненти до 2-4 95. Збільшення значення нерозсіяної компоненти пов'язане з частковою деформацією форми заглиблень на металевому оригіналі.The conical recesses were placed on the metal substrate in such a way that the distance between the centers of the recesses with a diameter of 0.8 mm was 0.84 mm (0О-0.050)3. The manufactured optical diffuser was a transparent substrate, on the surface of which a relief structure was formed. The manufactured optical diffuser provides a light transmission coefficient of more than 90 95 with the value of the non-scattered component up to 2-4 95. The increase in the value of the non-scattered component is associated with a partial deformation of the shape of the depressions on the metal original.
Приклад 3.Example 3.
Відповідно до запропонованого способу був виготовлений оптичний дифузор шляхом нанесення рельєфної мікроструктури на підкладку з алюмінієвого сплаву В95 твердосплавним конічним індентором з кутом при вершині 150", термопресуванням на підкладці з полікарбонату рельєфної мікроструктури. Матеріали та умови термопресування описані в прикладі 1.According to the proposed method, an optical diffuser was made by applying a relief microstructure to a substrate made of aluminum alloy B95 with a carbide conical indenter with an angle at the top of 150", by thermopressing on a substrate made of polycarbonate with a relief microstructure. The materials and conditions of thermopressing are described in example 1.
Конічні заглиблення розміщувалися на металевій підкладці таким чином, що відстань між центрами заглиблень діаметром 0,8 мм становила 1,2 мм (00,50). Виготовлений оптичний дифузор являв собою прозору підкладку, на поверхні якої була сформована рельєфна структура. Виготовлений оптичний дифузор забезпечує коефіцієнт пропускання світла більшеThe conical recesses were placed on the metal substrate in such a way that the distance between the centers of the 0.8 mm diameter recesses was 1.2 mm (00.50). The manufactured optical diffuser was a transparent substrate, on the surface of which a relief structure was formed. The manufactured optical diffuser provides a higher light transmission coefficient
Зо 90 95 із значенням нерозсіяної компоненти до 5-6 95. Збільшення значення нерозсіяної компоненти пов'язане з тим, що частина світла не розсіюється на мікровиступах.From 90 95 with the value of the non-scattered component to 5-6 95. The increase in the value of the non-scattered component is due to the fact that part of the light is not scattered on the microprotrusions.
Таким чином, запропонований винахід дозволяє забезпечити високе пропускання світла та зменшення частки нерозсіяного світла в оптичних дифузорах з одночасним забезпеченням якості та високої повторюваності характеристик оптичного дифузора за рахунок виготовлення їх у вигляді рельєфної мікроструктури з різними заздалегідь визначеними кутами відхилення розсіяного випромінювання та з різним розміщенням заглиблень на металевій підкладці.Thus, the proposed invention makes it possible to ensure high light transmission and reduce the proportion of unscattered light in optical diffusers while simultaneously ensuring the quality and high repeatability of optical diffuser characteristics due to their manufacture in the form of a relief microstructure with different predetermined angles of deflection of scattered radiation and with different placement of depressions on metal substrate.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201711151A UA119707C2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL DIFFUSER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA201711151A UA119707C2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL DIFFUSER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA119707C2 true UA119707C2 (en) | 2019-07-25 |
Family
ID=71114571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAA201711151A UA119707C2 (en) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL DIFFUSER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA119707C2 (en) |
-
2017
- 2017-11-15 UA UAA201711151A patent/UA119707C2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101945661B1 (en) | Diffusion plate | |
US20200117019A1 (en) | Diffuser plate and method for designing diffuser plate | |
CN101126897B (en) | Continuous surface micro-structure forming method based on microlens array | |
JP6424418B2 (en) | Optical element, projection device, measurement device, and manufacturing method | |
Ni et al. | Large-scale high-numerical-aperture super-oscillatory lens fabricated by direct laser writing lithography | |
CN109613698B (en) | Design method of metal film super-oscillation ring belt piece | |
CN108351437A (en) | Diffuser plate, the design method of diffuser plate, the manufacturing method of diffuser plate, display device, projection arrangement and lighting device | |
JP6804830B2 (en) | Diffusion plate | |
CN107632334B (en) | The preparation system and method for Holographically polymer dispersed liquid crystal grating | |
TWI794413B (en) | Diffusion plate | |
US7618564B2 (en) | Microstructure and method for producing microstructures | |
CN105467750B (en) | Micro-prism array-based micro-structure forming method | |
UA119707C2 (en) | METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL DIFFUSER | |
US20220128742A1 (en) | Diffuser plate | |
JP3611613B2 (en) | Three-dimensional shape forming method, three-dimensional structure formed by the method, and press mold | |
CN103998984B (en) | Phase shift mask, asymmetric pattern forming method, diffraction grating manufacturing method and semiconductor device manufacturing method | |
EP2199837B1 (en) | A dispersion grating | |
KR20080062154A (en) | Fabrication method of micro-lens and fabrication method of master for micro-lens | |
JP2006215115A (en) | Manufacturing method of light diffusion reflective plate | |
JP4968999B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional structure | |
JP6113990B2 (en) | Manufacturing method of fine structure | |
CN100371738C (en) | Method for melting and forming micro lens array utilizing halftone mask photo etching | |
JP2016206677A (en) | Method for producing holographic optical element, and display device including holographic optical element produced by that method | |
US20040179564A1 (en) | Method for manufacturing an optical element having a structured surface, such optical element, and projection illumination system having such an optical element | |
JP4603244B2 (en) | Focus plate and method of manufacturing the focus plate |