CN102873876B - 用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置。此用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置可在以树脂材料制成且经由挤出机(包含T型模具及抛光辊(压光辊(calendar？roll)))执行主冷却的导光板上形成图案，且在图案化后可切割导光基板至一预设尺寸，如此导光板可以在单一同轴射出式***中，经由挤出成型、图案转移及切割来制造，由此降低导光板的制程时间。

Description

用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置
技术领域
本发明有关于一种用于挤出成型及图案形成的同轴射出式(In-line)装置，特别是有关于一种可在以树脂材料制成的导光基板上形成图案且经由挤出机执行主冷却，以及在图案转移后可切割导光板至一预设尺寸的同轴射出式装置，如此导光板能在单一同轴射出式***中，经由挤出成型、图案转移及切割来制造，由此降低导光板的制程时间。
背景技术
一般而言，例如导光板、光学膜等的光学薄片广泛地被使用，以允许例如背光单元的光源能有效率地发射光线。
举例而言，导光板是液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)的基本组件，以确保背光单元有均匀的照度及亮度，并且在收集一个方向的光线时，在没有光学损耗的情况下，使由侧光源发射到前侧的光线能够均匀的散布。因此，导光板是以微米级的光学图案所形成的。
这样的导光板通常是经由挤出成型或射出成型所制成的。
在传统的挤出成形制程中，树脂材料被挤出机挤出以制造具有某个区域的导光基板，其依序被切割为预设尺寸，接下来研磨切面以形成镜面，并将光学树脂图案印制在光发射面上。或者，此图案可由不同的模具，以射出成型的方式形成在其上。
然而，由于传统的挤出成形制程必须经由挤出机制造导光板后，经由个别的图案形成装置来形成图案，因此具有增加额外的制作程序及制程时间的问题。
再者，在传统的挤出成形制程中，图案是形成在硬化的导光基板上，因此将微细图案转移到导光基板上会更加困难，并导致图案转移率的降低且限制了设计上的自由度。
发明内容
本发明设想解决上述的问题，并提供一种用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置，其可在以树脂材料制成且经由挤出机(包含T型模具及抛光辊(压光辊))执行主冷却的导光基板上形成图案，且在图案转移后可切割导光基板至预设尺寸，如此导光板可以在单一同轴射出式***中，经由挤出成型、图案转移及切割来制造，由此降低导光板的制程时间。
根据本发明的观点，用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置包含：一挤出机，其挤出树脂材料以制造导光基板；一预热单元，其加热导光基板；一图案化单元，其转移一图案至经加热的导光基板；一冷却单元，其冷却具有该图案于其上的导光基板；以及一切割单元，其切割从冷却单元移出的导光板至一预设尺寸。
预热单元可包含若干个加热块及可个别控制每一加热块的加热控制器。
若干个加热块可横向地(TDdirection)交替设置。由于加热块被交替地设置，增加了加热区域并移除非加热区域，因此可使导光板被均匀的预热。
为了藉由增加每一区域的加热块数量来改善加热的均匀度，若干个加热块可设置于多个阶段(stage)上。
加热块控制器可控制加热块加热导光板至一范围为150～230℃的预设温度。
图案化单元可包含相互分离的上滚筒及下滚筒，上滚筒及下滚筒中的至少之一包含一直接形成在滚筒表面上的图案或具有一待转移至导光基板的图案的压印器。图案化单元可分别在其右侧及左侧对导光基板加压高达20吨的负载，并加热导光板至一范围为100～200℃的预设温度。
冷却单元可包含位于上下两侧且相互分离的若干个冷却器，分别冷却导光板的上侧及下侧。
此外，若干个冷却器可横向地交替设置于多个阶段上，以调整挤出成型制成的导光板的弯曲度，并经由个别的控制排风速率以改善图案转移率。
这里，每一个冷却器可使用自动阻尼***来部份地调整排风速率，且可使用自氮气冷却装置产生的冷空气或室温的空气来冷却导光板。冷却单元可包含过滤器以在排风时移除空气中的污染物。
如此，根据实施例的用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置可经由同轴射出制程，来执行导光基板的挤出成形、图案转移及切割，由此在大幅减少制程时间的情况下，改善制程效率。
另外，在这个装置中，图案被转移到导光基板，其经由挤出机(包含T型模具及抛光辊(压光辊))执行主冷却，并由预热单元来预热，由此改善转移率、生产率及产品可靠性。再者，根据实施例的***允许在不切割导光基板的情况下，连续转移图案到导光基板，由此大幅地改善光学图案设计的弹性。
再者，此装置允许图案连续转移，由此可以使大型导光板的制造更为方便。
附图说明
图1为本发明的用于挤出成型的同轴射出式装置的一实施例的方块图；
图2a～2c为图1的装置的一预热单元的示意图；以及
图3a～3c为图1的装置的一冷却单元的示意图。
具体实施方式
现在将参照相关附图来详细说明本发明的实施例。
图1为本发明的用于挤出成型的同轴射出式(In-line)***的一实施例的方块图。
如图1所示，根据此实施例的用于挤出成型及图案形成的同轴射出式装置可包含一挤出机10(包含T型模具及抛光辊)，其挤出树脂材料以制造导光基板；一预热单元20，其加热从挤出机10移出且受到主冷却的导光基板；一图案化单元30，其转移图案到经加热的导光基板的表面；一冷却单元40，其冷却具有图案于其上的导光基板；以及一切割单元50，其切割从冷却单元40移出的导光板至预设尺寸。
根据此实施例的***可包含，例如一引导滚筒，以从挤出机10传送导光基板至切割单元50。
挤出机10为用来挤出流体树脂材料以形成导光基板的装置。这里，树脂材料的例子包含聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(methylmethacrylate-styrene，MS)等。
由于挤出机10一般常用于经由挤出成形来制造导光板，因此其细部的组件及操作在此处将略过不提。
虽然此实施例是以导光板作为说明，但应了解到的是，本发明不但可应用于导光板上，也可以应用于任何产品，例如可被当作光学组件来使用的光学薄片、光学膜等。在这里，名词”图案”泛指任何微细的结构，包含波纹、点、棱镜(Prisms)或微透镜(MicroLenses)等，其可以在薄片的表面形成多种形状。
图2a～2c是图1的装置的预热单元，其中图2a为预热单元的平视图，而图2b及2c则是此预热单元的侧视图。
如图2a～2c所示，预热单元20在图案转移前预热被挤出的导光基板以增加图案转移率。
尤其，在经由图案化单元30转换图案到导光基板上的期间，导光基板会受到加热辊突然的挤压，导光基板的表面温度则会突然的上升，导致导光基板由硬化的状态变为软化的状态，如此则导光基板便很容易遭受到弯曲、波浪化或其它扩张的形变。预热单元20用于补偿导光基板如此的形变。
此外，当硬化的导光基板受到图案转移时，图案转移率会因导光基板的厚度改变或弯曲而受到不利的影响。因此，预热单元20也用于使导光基板变得具有高度的弹性，以改善图案转移率。
预热单元20可包含若干个加热块210及个别控制该些加热块210的加热控制器。
预热单元20可包含若干个加热块210以均匀地加热导光基板，其中，该些加热块210横向地(垂直于导光板的移动方向)交替排列，如图2a～2c所示。
若干个加热块210可使用陶瓷加热器或由线圈发射红外光的红外线(IR)加热器以直接加热的形式来实行。
在图2a～2c中，所绘示的装置包含以机器方向(MDdirection)设置的15列的加热块210，其中每列具有6个横向(TDdirection)设置的加热块210。然而，这里应了解到的是，加热块210的数量及排列方式可以依需求而改变。
当若干个加热块210均匀地等间隔设置时，加热块210间则形成了非加热区域。因此，为了达到均匀加热导光基板的目的，该些加热块210较佳的为横向地交替设置。
另外，如图2a～2c所示，预热单元20是由多阶段的预热区域所构成，以增加每一区域的加热块210的数量，由此使导光基板的所有区域能够更均匀的加热。
再者，由于以塑料材料所制成的导光基板被加热到230℃或更高的温度时可能溶化，因此预热单元20的加热温度被设定为低于230℃，而较佳的是在100至230℃(最佳的为150至230℃)。
图案化单元30是用于转移图案到导光基板表面的装置。图案化单元30在其上侧及下侧分别设置有上滚筒及下滚筒，当导光基板通过上下滚筒间时，加热并加压导光基板以转移图案到其表面。
上滚筒及下滚筒中的至少之一可包含一形成在滚筒表面上的图案或具有图案的压印器。
此外，每一滚筒可藉由在滚筒中循环的的加热流体来加热，并可连结至一维持压力恒定的装置，如此滚筒即可用固定的压力来加压导光基板。
图案化单元30可分别在其右侧及左侧对导光基板加压高达20吨的负载，并可加热导光基板至范围为100～200℃的预设温度。
图3a～3c为根据本发明的一例示性实施例的装置的一冷却单元的示意图。其中，图3a为此冷却单元的平视图，而图3b及3c则是此冷却单元的侧视图。
冷却单元40用于经由具有图案于其上的导光板的横向(TDdirection)及上下表面的冷却率的调整，来改善图案转移率，并调整导光板的弯曲度。
当导光板在图案转移的过程后，未经切割而暴露于室温下时，导光板很容易遭受到形变，例如当软化的导光板硬化时，产生横向地收缩或逆向弯曲。
因此，当经加热的导光板在图案被转移至导光板后，通过某个冷却区域时，可排风于导光板上以调整导光板上下左右侧的压力，由此提供具有所欲达到的弯曲度形状的导光板。
冷却单元40可由若干个位于上下两侧且相互分离的冷却器所构成，分别冷却该导光基板的上侧及下侧。再者，该些位于上下两侧的冷却器可横向地(TDdirection)交替设置于多个阶段上，如图3a所示，且可配置以藉由自动阻尼***部份地调整排风速率。
冷却单元40当冷却导光板时可使用自氮气冷却装置产生的冷空气或室温的冷空气。
这里，当冷却单元40排出受到污染的空气时，导光板的表面可能因此被污染。因此，冷却单元40更可包含过滤器430在排风时移除空气中的污染物。
虽然冷空气排风机(coolingairblower)410经由连结管排出相同空气的量到每一冷却块420，但每一冷却块420仍可包含排风控制器(未绘于图中)，其以调整朝向导光板排风的开口的喷嘴的大小，来控制排风速率。
因此，此装置的操作者可以考虑导光板图案转移的部位产生局部的弯曲或形变，以局部地调整每一冷却块420的排风速率。
再者，若干个冷却块420可分开地设置于上下阶段上，如图3a～3c所示，导光板的冷却度可根据若干个横向分隔于每一上下阶段的冷却区域，由控制该些冷却块420的排风速率来调整。
也就是说，冷却单元40可考虑导光板图案转移的部位产生局部的弯曲或形变的情况，***作来执行导光板上侧或下侧的局部冷却，如此冷空气只会被排放到导光板遭受到局部弯曲或形变的部位。
在通过冷却单元40后，导光板可经由切割单元50切割到所欲达到的尺寸，由此提供具有转移图案于其上的导光板。
如此，根据实施例的装置允许经由同轴射出制程来执行挤出成形及图案转移，由此大幅地减少制程时间。特别的是，此装置允许图案连续转移，由此可以使大型导光板的制造更为方便。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于制造导光板的同轴射出式装置，其特征在于，在单一***中执行挤出、图案转移和切割，该同轴射出式装置包含：
一挤出机，挤出一树脂材料以制造一导光基板；
一预热单元，加热该导光基板以通过将导光基板由硬化的状态变为软化的状态而增加图案转移率；
一图案化单元，通过具有一图案于其上的滚筒加热并加压，而转移该图案至预热后的该导光基板，所述滚筒由在所述滚筒中循环的一加热流体来加热，并连结至一维持压力恒定的装置；
一冷却单元，该冷却单元包含位于上下两侧且相互分离的若干个冷却器，分别冷却该导光基板的上侧及下侧，该些冷却器横向地交替设置于多个阶段上，并使用一自动阻尼***部份地调整一排风速率，以冷却具有转移的该图案的该导光基板，并且通过调整横向方向和导光板上下侧的冷却速率而调整导光板的弯曲度；以及
一切割单元，位于该冷却单元旁，该切割单元切割从该冷却单元移出调整过弯曲度的该导光基板至一预设尺寸。
2.如权利要求1所述的同轴射出式装置，其特征在于，该预热单元包含若干个加热块及一个控制该些加热块的加热块控制器，该若干个加热块横向地交错排列。
3.如权利要求2所述的同轴射出式装置，其特征在于，该若干个加热块设置在多个阶段上，由增加每一区域的该些加热块的数量来改善加热的均匀度。
4.如权利要求2所述的同轴射出式装置，其特征在于，该加热块控制器控制该些加热块加热该导光基板至一范围为150~230℃的预设温度。
5.如权利要求1所述的同轴射出式装置，其特征在于，该图案化单元包含相互分离的一上滚筒及一下滚筒，该上滚筒及该下滚筒中的至少之一包含一直接形成在滚筒表面上的图案或具有一待转移至该导光基板的图案的压印器。
6.如权利要求5所述的同轴射出式装置，其特征在于，该图案化单元分别在其右侧及左侧对该导光基板加压高达20吨的负载，并加热该导光基板至一范围为100~200℃的预设温度。
7.如权利要求1所述的同轴射出式装置，其特征在于，当冷却该导光基板时，该些冷却器使用产生于一氮气冷却装置的冷空气或室温的空气。
8.如权利要求1所述的同轴射出式装置，其特征在于，该冷却单元更包含一过滤器以在排风时移除空气中的污染物。
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