专利名称：一种带有表面微结构扩散板的连续加工方法
技术领域：
本发明提出一种带有表面微结构扩散板的加工方法，主要技术为连续压印，加工装置包括牵引机以及模具等压印装置。加工过程包括将从挤出机挤出的单层或多层板牵引至压印区域，模具闭合进行压印，此时将模具上的微结构复制到扩散板上，然后保持压力并随板材移动一段距离，最后模具打开并快速回位进行下一次压印。通过这一过程，将模具上的微结构复制到要加工的扩散板上，得到带有表面微结构的扩散板。
背景技术：
扩散板是光散射元件，其作用是将点光源或线光源扩散成均勻的面光源，目前主要用在手机以及液晶显示器背光源里。随着电子市场的快速发展，液晶显示器的应用越来越多，人们对它的质量要求也越来越高。液晶显示器本身是不发光的器件，它需要配置背光源方可实现显示的功能。背光模组可分为侧光式和直下式两种。侧光式在液晶屏的单侧或多侧设置光源，通过导光板将光线引导、散射成为面光源，并通过扩散板使照明更加均勻。 侧光式适合中小尺寸的液晶显示器，无法满足大尺寸液晶显示器的亮度要求。直下式设计是将点光源或线光源直接设置在液晶屏的背面，通过扩散板扩散成均勻的面光源。背光模组对于液晶显示器的画面亮度及外观起到非常重要的作用，扩散板作为上游组件之一更是起着决定性的作用。对于扩散板来说，不仅透光要均勻，而且透光率也是至关重要的。为了解决这一问题，目前许多专利设计了多种形式结构的扩散板，其中带有表面微结构的多层扩散板受到了广泛关注。微结构是指微纳米级的结构，光通过这些微结构后发生散射和折射，改变了光线原来的传播路径，通过微结构的设计即可调整出光角度，从而改善光照的均勻性。目前，加工带微结构的扩散板的方法有很多，其中较简单可行的方法主要有热压印法、挤出——滚筒压印法两种。热压印法是将已成型的板材预热，以一定的压力将带有微结构的模具压在板材上，从而获得带有微结构的扩散板。这种方法的优点是简单操作性强， 缺点是不能连续加工要先将板材预热再压印，效率较低。挤出——滚筒压印法是将从挤出机出来的板材直接送入表面带有微结构的辊子中，将辊子上的结构复制到板材上，实现连续生产。这种方法的好处是不用将板材二次加热，可实现连续生产。缺点是辊子不好加工， 板材和辊子接触时间短保压时间不够容易造成收缩变形等。因而，这两种加工方法都不是最理想的加工方法。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种新的扩散板的加工方法。本发明的加工方法简单、操作性强，是将从平板机头挤出的板材牵引至压印设备处，模具闭合、施压并且与板材一同向前运动一段距离，然后开模、迅速回位进行下次压印， 依次循环。
本发明的设备主要包括牵引机、模具、电机、丝杠、连杆、限位挡块、电磁阀等部分。 主要技术是用连续压印的方法加工单面或双面带有微结构的扩散板。本发明中的模具是压制扩散板上微结构的关键部件。模具表面排列的微结构可以有多种形式其形状可以是凹陷的半球形、V型槽、U型槽等；其排布可以是矩形阵列、六边形排布、多项式排布等。模具上的微结构取决于要加工的扩散板的要求，例如扩散板要求表面带有凸起的半球形阵列， 则模具上的微结构要有相应的结构和排列。另外，要加工的扩散板尺寸不同则要求模具的尺寸也随着相应的变化，可通过将模板做成插件式解决，将几个小尺寸模具以插件的方式安插在模板基体上，连接起来拼接成要求的尺寸，再完成压印步骤。这个设计成功的突破了模具压印“专章专用”的局限性，具有很高的灵活性。例如，生产17寸的液晶显示器时，可以将模具拼接成17寸的大小；当生产21寸的液晶显示器时，并不因为尺寸变化而导致模具无法使用，而是可以再将模具组合拼接成21寸的大小。本发明方法既可以加工双面微结构的扩散板，又可以加工单面微结构的扩散板。当加工双面微结构扩散板时，则上下模具块都带有微结构；当加工单面微结构扩散板时，只需上下模具中的一组带有微结构，另一组是平板即可。—种带有表面微结构扩散板的连续加工方法，其特征在于，应用以下装置进行该装置中有两台牵引机，两台牵引机中间设置有水平和竖直两组丝杠传动系统每组丝杠传动系统由电机、导柱和丝杠组成；所述的电机是伺服电机；水平的丝杠传动系统固定在机架上，水平丝杠传动系统的丝杠上设有能沿着丝杠和导柱做水平运动的滑块，丝杠上滑块的两侧设有左限位挡块和右限位挡块；滑块与竖直的丝杠传动系统以及上下模具是一个整体；上下模具表面带有微纳米级的微结构；操作步骤用挤出机挤出单层或多层的扩散板基板，牵引机将基板牵引至压印区域，此为牵引过程；电机带动丝杠转动，上模具向下移动将基板压在下模具上，将模具上的微结构复制到未冷却的基板上，此为合模过程；水平丝杠传动系统的丝杠转动带动滑块从而带动模板向左与基板同时运动一段距离，当移动到左限位挡块位置时停止运动，这一过程为微结构的保压冷却过程；碰到左限位挡块后，竖直丝杠传动系统的电机丝杠反转，上模具向上移动，此为模具开模过程；开模后，水平丝杠传动系统的电机加速反转，使得模板快速沿着轨道回退，当触碰到右限位挡块时停止，这一过程称为快速复位过程；至此完成了一次表面带有微结构扩散板的加工；循环往复，进行扩散板的连续加工；或者应用以下装置进行该装置中有两台牵引机，装置上方的是水平方向的轨道并且轨道固定在连地机架上；在轨道上做水平运动的滑块和连接板以及下模具是一个整体，所述滑块挂在轨道上且滑块的两侧设有左限位挡块和右限位挡块；装置包括提供动力装置的气缸，气缸活塞通过螺栓连接平动连杆，平动连杆上设置有推杆，平动连杆连接转动连杆，转动连杆通过铰链连接上模具，上模具上设有上模具导柱，上模具导柱带动上模具在连接板上所开槽中上下运动；上下模具表面带有微纳米级的微结构；所述的电机是伺服电机；操作步骤
用挤出机挤出单层或多层的扩散板基板，牵引机将基板牵引至压印区域；气缸活塞向左移动，推动连杆下压上模具，用进气量控制上模具移动距离，以使得上模具与下模具合模且压印压力适当；活塞继续向左移动时，推杆碰到滑块，推动滑块向左移动，此时模具处于合模状态并与基板一同运动，碰到左侧限位挡块后停止运动，完成保压过程；气缸活塞向右移动拉动滑块，转动连杆带动上模具向上移动，完成开模；气缸活塞继续向右移动，到转动达连杆死点后带动滑块一起向右回退，碰到右侧限位挡块后停止运动；至此完成了一次表面带有微结构扩散板的加工；循环往复，进行扩散板的连续加工。上下模具材料选用不锈钢，表面微结构用刻蚀、精密机加工或激光方法得到。相比其它技术，本发明的优点主要有三一是模具为平板模具，其表面的微结构比辊子上的微结构更容易加工，模具加工成本大大降低；二是能够提供给板材充分的保压定型时间，且时间长短可以调整。辊压成型时辊子与板材接触时间短，没有足够的保压和冷却定型时间，由于塑料的表面张力和收缩性的影响，板材表面的刚刚形成微结构很容易收缩变形，这样一来就失去了复制微结构的精度，很难达到理想的设计效果。而本发明中模具设计成可以运动的，当模具压在板材上后随着板材移动一段距离，保持着对板材的压力，使板材上刚形成的微结构有个保压冷却的时间，不至于收缩变形，保证微结构的更精确复制；三是本发明可灵活改变所加工的扩散板的尺寸，由于模具设计成单个模块，可以通过几个模块的拼接获得不同尺寸的模具，从而加工不同尺寸的扩散板，不但实现了模块化的生产，而且达到了模具的重复利用，避免了浪费。总之，本发明方法既有压印成型方法的微结构复制稳定性，又具有连续辊压生产的高效率的特点，将两者的优点结合到一起，并加入了自己模具模块化的概念，是一种稳定、灵活、高效的表面带有微结构扩散板的加工方法。
图1扩散板加工装置11-下模具2-牵引机3-基板4-上模具5-导柱6_丝杠7_机架8_左限位挡块9-滑块A 10-右限位挡块11-电机减速器图2扩散板加工装置21-下模具2-牵引机3-基板4-上模具8-左限位挡块10-右限位挡块12-上模具导柱13-轨道14-滑块B 15-转动连杆16-推杆17-平动连杆18-活塞19-气缸 20-连接板图3模板微结构(a) (c)分别为半球形微结构主视图和俯视图(b) (d)分别为V型槽微结构主视图和俯视图
具体实施例方式用此种加工方法可加工任意尺寸的扩散板，以加工长宽高分别为5、37、34cm的17 寸液晶显示器用的扩散板为例进行说明。用一台普通挤出机挤出PMMA板材，宽37cm、厚 2mm ο
如采用装置1，操作步骤如下首先将模具块拼接成36cm宽，安装在指定位置。用挤出机挤出单层或多层的扩散板基板3，牵引机2将基板牵引至压印区域，此为牵引过程； 电机11带动丝杠5转动，上模具4向下移动将基板压在下模具1上，将模具上的微结构复制到未冷却的基板上，此为合模过程；水平丝杠传动系统的丝杠5转动带动滑块9从而带动模板1和4向左与基板3同时运动一段距离，当移动到左限位挡块8位置时停止运动，这一过程为微结构的保压冷却过程；碰到左限位挡块8后，竖直丝杠传动系统的电机丝杠反转， 上模具4向上移动，此为模具开模过程；开模后，水平丝杠传动系统的电机11加速反转，使得模板1和4快速沿着轨道6回退，当触碰到右限位挡块10时停止，这一过程称为快速复位过程。至此完成了一次表面带有微结构扩散板的加工。循环往复，进行扩散板的连续加工。如采用装置2，操作步骤如下首先将模具块拼接成36cm宽，安装在指定位置。用挤出机挤出单层或多层的扩散板基板3，牵引机2将基板3牵引至压印区域；气缸的活塞18 向左移动，推动平动连杆17下压上模具4，上模具导柱12带动上模具在连接板20上所开槽中向下运动。用进气量控制上模具移动距离，以使得其与下模具1合模且压印压力适当；当活塞18继续向左移动时，推杆16会碰到滑块14，推动其向左移动，此时模具处于合模状态并与基板一同运动，当碰到左侧限位挡块8后停止运动，完成保压过程；此时，气缸活塞18 向右移动拉动滑块模板系统，平动连杆17带动上模具向上移动，完成开模；气缸活塞继续向右移动，当到达转动连杆15死点后带动滑块14 一起向右回退，碰到右侧限位挡块10后停止运动。至此完成了一次表面带有微结构扩散板的加工。循环往复，进行扩散板的连续加工。用这种方法加工出来的扩散板厚度均勻、表面微结构饱满均勻，无翘曲变形情况。经检验，该扩散板扩散性能好，既保证了透光率90%以上又达到了均勻度80%以上，效果明显。
权利要求
1.一种带有表面微结构扩散板的连续加工方法，其特征在于，应用以下装置进行该装置中有两台牵引机，两台牵引机中间设置有水平和竖直两组丝杠传动系统每组丝杠传动系统由电机、导柱和丝杠组成；所述的电机是伺服电机；水平的丝杠传动系统固定在机架上，水平丝杠传动系统的丝杠上设有能沿着丝杠和导柱做水平运动的滑块，丝杠上滑块的两侧设有左限位挡块和右限位挡块；滑块与竖直的丝杠传动系统以及上下模具是一个整体；上下模具表面带有微纳米级的微结构；操作步骤用挤出机挤出单层或多层的扩散板基板，牵引机将基板牵引至压印区域，此为牵引过程；电机带动丝杠转动，上模具向下移动将基板压在下模具上，将模具上的微结构复制到未冷却的基板上，此为合模过程；水平丝杠传动系统的丝杠转动带动滑块从而带动模板向左与基板同时运动一段距离， 当移动到左限位挡块位置时停止运动，这一过程为微结构的保压冷却过程；碰到左限位挡块后，竖直丝杠传动系统的电机丝杠反转，上模具向上移动，此为模具开模过程；开模后，水平丝杠传动系统的电机加速反转，使得模板快速沿着轨道回退，当触碰到右限位挡块时停止，这一过程称为快速复位过程；至此完成了一次表面带有微结构扩散板的加工；循环往复，进行扩散板的连续加工；
2.一种带有表面微结构扩散板的连续加工方法，其特征在于，应用以下装置进行该装置中有两台牵引机，装置上方的是水平方向的轨道并且轨道固定在连地机架上；在轨道上做水平运动的滑块和连接板以及下模具是一个整体，所述滑块挂在轨道上且滑块的两侧设有左限位挡块和右限位挡块；装置包括提供动力装置的气缸，气缸活塞通过螺栓连接平动连杆，平动连杆上设置有推杆，平动连杆连接转动连杆，转动连杆通过铰链连接上模具， 上模具上设有上模具导柱，上模具导柱带动上模具在连接板上所开槽中上下运动；上下模具表面带有微纳米级的微结构；所述的电机是伺服电机；操作步骤用挤出机挤出单层或多层的扩散板基板，牵引机将基板牵引至压印区域；气缸活塞向左移动，推动连杆下压上模具，用进气量控制上模具移动距离，以使得上模具与下模具合模且压印压力适当；活塞继续向左移动时，推杆碰到滑块，推动滑块向左移动，此时模具处于合模状态并与基板一同运动，碰到左侧限位挡块后停止运动，完成保压过程；气缸活塞向右移动拉动滑块，转动连杆带动上模具向上移动，完成开模；气缸活塞继续向右移动，到转动达连杆死点后带动滑块一起向右回退，碰到右侧限位挡块后停止运动；至此完成了一次表面带有微结构扩散板的加工；循环往复，进行扩散板的连续加工。
3.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于上下模具材料选用不锈钢，表面微结构用刻蚀、精密机加工或激光方法得到。
全文摘要
一种带有表面微结构扩散板的连续加工方法属于连续压印领域本发明在平板模具上设有微结构，当扩散板受压后，可将模具上的微结构精确复制到扩散板上，使光源通过此扩散板后均匀地散射开，即当光源进入扩散板后，可通过微结构的散射，使扩散板达到匀化光源的效果。本发明拟采用两种装置实现扩散板的连续加工。第一种方案装置，由上下模具、电机、丝杠等组成，其特点是通过丝杠传动控制模具的开合以及左右方向的移动，优点是运动平稳精确。第二种方案装置，由上下模具、气缸、连杆、轨道、滑块等组成，其特点是通过气缸推动连杆来控制上模具的上下运动完成开合模动作，滑块在轨道上滑动实现模具的左右移动，优点是结构简单、操作灵活、成本低。
文档编号B32B38/00GK102248743SQ201110093
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者何晓祥, 吴大鸣, 周洋, 庄俭, 张亚军 申请人:北京化工大学