柱状透镜成型工艺的制作方法

本发明涉及柱状透镜制作领域，具体而言，涉及一种柱状透镜成型工艺。

背景技术：

众所周知，柱镜式裸眼3d对柱透镜lenspitch以及lensheight的精度要求非常高，需要达到次微米级的精度，否则将带来3d串扰，影响3d显示效果。而对于柱镜式可切换裸眼3d而言，对柱透镜表面性质还有额外的要求，因为需要在lens表面做配向膜，如果柱透镜表面性质不好或不均匀，那么配向膜也势必会不均匀，从而导致液晶配向不良，进而导致3d显示不良。因此，制作高精度且表面性质均一的柱透镜成为了柱透镜裸眼3d工艺的重中之重。中国专利(申请号：200510128496.1)介绍了一种方案，即先完成热辊轮软膜压印，再通过掩膜曝光、显影和清洗的方法形成柱透镜。

但是，采用上述模具膜压印成型的方案可以完成柱透镜的制作，但尚有如下不足之处：

1.采用模具膜热辊轮压印，容易造成模具膜本身的形变，加之辊轮传动所带来的机械误差，最终柱透镜的成型精度不足以及lensheight的均匀性不足；

2.掩膜曝光成型必然导致溢胶问题以及湿胶残留问题，显影后需要清洗湿胶再干燥，容易在lens表面残留杂物或溶剂残留，造成lens表面均匀性不好，之后难以形成均匀的配向膜，进而影响3d显示效果；

3.模具膜本身也是一种膜材，如专利(申请号201610789256.4)中提到的，模具膜通常是由卷对卷方式生产的pet膜，在卷对卷生产中也会因机械的稳定性差异而导致模具膜上柱镜结构的不均匀性，继而在用模具膜将柱镜结构转印到玻璃或其它膜材上时会进一步产生结构的不均匀性。另外一方面，模具膜因其也是一种膜材，本身也容易受到环境温湿度变化而产生结构上的变形，或增加模具膜存储成本，或最终导致柱透镜结构的不稳定性。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种柱状透镜成型工艺，以解决现有技术中的柱状透镜结构不稳定的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种柱状透镜成型工艺，包括：步骤s1，提供刚性模具，刚性模具具有图形面和与图形面相对的平整表面；步骤s2，在刚性模具的图形面上设置光固化树脂并在光固化树脂上设置透明封盖层，形成待固化结构；步骤s3，将待固化结构设置在真空成型设备中进行光固化树脂的固化，形成柱状透镜；以及步骤s4，将柱状透镜从刚性模具中脱除，得到柱状透镜。

进一步地，上述真空成型设备具有容纳腔和光源，容纳腔中设置有柔性膜，柔性膜将容纳腔分割为上腔和下腔，光源设置在上腔中，步骤s3包括：将待固化结构设置在下腔中，透明封盖层靠近柔性膜设置；控制上腔和下腔的真空度使柔性膜对透明封盖层施加压力；以及利用光源对光固化树脂进行辐照，使光固化树脂固化。

进一步地，上述真空成型设备具有容纳腔和光源，容纳腔中设置有柔性膜，柔性膜将容纳腔分割为上腔和下腔，光源设置在上腔中，步骤s3包括：将待固化结构设置在下腔中，透明封盖层靠近柔性膜设置；利用光源对光固化树脂进行第一次辐照，使光固化树脂预固化，得到预固化树脂；控制上腔和下腔的真空度使柔性膜对透明封盖层施加压力；以及利用光源对预固化树脂进行第二次辐照，使预固化树脂固化。

进一步地，上述步骤s3中，上腔和下腔形成300～400mbar的正压力差，通过正压力差使柔性膜对透明封盖层施加压力。

进一步地，上述光固化树脂为紫外光固化树脂，光源为紫外光源，辐照的光辐照强度为800～1200mw/cm²，辐照的时间为5～50s，优选为10～30s。

进一步地，上述光固化树脂为紫外光固化树脂，光源为紫外光源，第一次辐照的光辐照强度为400～600mw/cm²，第一次辐照的时间为1～10s；第二次辐照的光辐照强度为800～1200mw/cm²，第二次辐照的时间为5～40s。

进一步地，上述透明封盖层包括：玻璃基板；透明导电层，设置在玻璃基板上，透明导电层朝向光固化树脂设置。

进一步地，上述柔性膜为橡胶膜。

进一步地，上述步骤s2采用涂布、高精密度喷墨打印机或精密喷印在刚性模具的图形面上设置光固化树脂。

进一步地，在上述步骤s2之前，上述柱状透镜成型工艺还包括：计算柱状透镜的体积，提供体积数量的光固化树脂。

进一步地，上述步骤s1中提供刚性模具的过程包括：在不锈钢板上电镀金属层，优选金属层为镍层或铜层；利用高精密雕刻机在金属层上雕刻用于形成柱状透镜的图形，形成刚性模具的图形面；优选地，在不锈钢板的四周固定刚性结构，刚性结构与雕刻后的不锈钢板的厚度相等，且刚性结构的一个表面与图形面在同一个平面。

应用本发明的技术方案，上述柱状透镜成型工艺采用刚性模具替代现有技术中的模具膜，进而避免了模具变形导致的柱状透镜不稳定的问题；同时，利用刚性模具的硬质特性，在将待固化结构设置在真空成型设备中进行成型时，也不会由于压力变化导致模具变形。在固化完成形成柱状透镜后，解除抽真空，模具和柱状透镜由于失去了粘结作用且由于模具的刚性应力作用，很容易将二者进行分离。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种典型实施方式提供的柱状透镜成型工艺的流程示意图；

图2示出了根据本发明一种优选实施例提供的真空成型设备的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1所提的刚性模具的立体结构示意图；

图4示出了在图3所示的刚性模具上设置光固化树脂后的立体结构示意图；

图5示出了在图4所示的结构上设置透明封盖层后的立体结构示意图；

图6示出了将图5所示的结构置于容纳腔的下腔中进行处理的立体结构示意图；以及

图7示出了实施例1所得到的柱状透镜的立体结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、容纳腔；30、光源；20、柔性膜；100、刚性模具；200光固化树脂；300、透明封盖层；400、柱状透镜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如本申请背景技术所分析的，现有技术中的柱状透镜成型工艺由于模具膜本身的特点以及工艺导致的溢胶或湿胶残留，导致柱状透镜结构不稳定。为了解决柱状透镜结构不稳定的问题，本申请提供了一种柱状透镜成型工艺，如图1所示，该柱状透镜成型工艺包括：步骤s1，提供刚性模具，刚性模具具有图形面和与图形面相对的平整表面；步骤s2，在刚性模具的图形面上设置光固化树脂并在光固化树脂上设置透明封盖层，形成待固化结构；步骤s3，将待固化结构设置在真空成型设备中进行光固化树脂的固化，形成柱状透镜；以及步骤s4，将柱状透镜从刚性模具中脱除，得到柱状透镜。

本申请的柱状透镜成型工艺采用刚性模具替代现有技术中的模具膜，进而避免了模具变形导致的柱状透镜不稳定的问题；同时，利用刚性模具的硬质特性，在将待固化结构设置在真空成型设备中进行成型时，也不会由于压力变化导致模具变形。在固化完成形成柱状透镜后，解除抽真空，模具和柱状透镜由于失去了粘结作用且由于模具的刚性应力作用，很容易将二者进行分离。

在本申请一种优选的实施例中，如图2所示，上述真空成型设备具有容纳腔10和光源30，容纳腔10中设置有柔性膜20，柔性膜20将容纳腔10分割为上腔和下腔，光源30设置在上腔中，步骤s3包括：将待固化结构设置在下腔中，透明封盖层靠近柔性膜20设置；控制上腔和下腔的真空度使柔性膜20对透明封盖层施加压力；以及利用光源30对光固化树脂进行辐照，使光固化树脂固化。在将待固化结构设置在下腔中且透明封盖层靠近柔性膜20设置，透明封盖层对光固化树脂形成密封作用，避免了光固化树脂的溢胶现象；然后对上腔和下腔进行抽真空，使得上腔和下腔形成正压差，进而使柔性膜20对透明封盖层施加压力，既避免了固化过程中的溢胶，而且还能使得光固化树脂均匀布满整个模具的图形中且和透明封盖层形成紧密接触，从而使得后续固化形成的柱状透镜的结构更稳定。

在本申请另一种优选的实施例中，如图2所示，上述真空成型设备具有容纳腔10和光源30，容纳腔10中设置有柔性膜20，柔性膜20将容纳腔10分割为上腔和下腔，光源30设置在上腔中，步骤s3包括：将待固化结构设置在下腔中，透明封盖层靠近柔性膜20设置；利用光源30对光固化树脂进行第一次辐照，使光固化树脂预固化，得到预固化树脂；控制上腔和下腔的真空度使柔性膜20对透明封盖层施加压力；以及利用光源30对预固化树脂进行第二次辐照，使预固化树脂固化。在抽真空之前，对光固化树脂进行预固化，使光固化树脂的黏度增大但不失流动性，避免了抽真空过程中由于操作不当导致局部压力过大产生溢胶的现象。当然，既然上腔和下腔能够进行抽真空，其必然具有相应的进出气口，其具体设置位置可以参考现有技术，在此不再赘述。

为了保证操作的方便性以及施压的稳定性，优选上述柔性膜20水平设置，利用水平设置的柔性膜20对水平放置的透明封盖层进行施压，在保证了光固化树脂稳定的前提下实现了操作的方便性以及压力施加的稳定性。

上述柔性膜20可以固定在真空成型设备上，并将容纳腔分给为上腔和下腔，具体的固定方式可以参考现有技术，在此不再赘述。在控制上腔和下腔的真空度过程中，柔性膜20基于弹性因素会在真空压差的作用下向透明封盖层凸起，进而对透明封盖层施加压力。

进一步地，上述步骤s3中，上腔和下腔形成300～400mbar的正压力差，通过该正压力差使柔性膜对透明封盖层施加压力。上述正压力差能够更稳定地使光固化树脂刚好布满整个模具的图形内，而且又不至于溢胶。

为了提高光固化效率并保证光固化效果，优选上述光固化树脂为紫外光固化树脂，光源为紫外光源，辐照的光辐照强度为800～1200mw/cm²，辐照的时间为5～50s，优选为10～30s。相同体积的相同光固化树脂固化所需的能量相同，辐照强度越大能量越多，辐照时间越长能量也越多，本领域技术人员可以根据实际的固化效果来选择最合适的辐照时间。

在本申请另外一种实施例中，优选上述光固化树脂为紫外光固化树脂，光源为紫外光源，第一次辐照的光辐照强度为400～600mw/cm²，第一次辐照的时间为1～10s；第二次辐照的光辐照强度为800～1200mw/cm²，第二次辐照的时间为5～40s。通过上述第一次辐照控制光固化树脂固化至合适的黏度范围内，使其既具有足够的流动性，又具有较好的稳定性，避免溢胶。

上述透明封盖层的作用一方面是用于密封光固化树脂，另一方面便于光源透过对光固化树脂进行固化，因此，现有技术中能实现上述作用的透明材料均可应用，本申请优选上述透明封盖层包括：玻璃基板和透明导电层，透明导电层设置在所述玻璃基板上，透明导电层朝向光固化树脂设置。一方面其透光性较好，另一方面易于得到，降低柱状透镜成型工艺的成本。

上述柔性膜的主要作用是用于在压力作用下对透明封盖层施加压力，优选上述柔性膜为橡胶膜。

为了提高光固化树脂布局的精确性，优选上述步骤s2采用涂布、高精密度喷墨打印机或精密喷印在刚性模具的图形面上设置光固化树脂。

进一步地，在上述步骤s2之前，上述柱状透镜成型工艺还包括计算柱状透镜的体积，提供该体积数量的光固化树脂。通过提前计算柱状透镜的体积，并提供该体积数量的光固化树脂以提供尽可能精确数量的光固化树脂，更稳定地避免了溢胶现象，同时降低了光固化树脂的用量成本。

在本申请一种优选的实施例中，上述提供刚性模具的过程包括：在不锈钢板上电镀金属层；利用高精密雕刻机在金属层上雕刻用于形成柱状透镜的图形，形成刚性模具的图形面；优选地，在不锈钢板的四周固定刚性结构，刚性结构与雕刻后的不锈钢板的厚度相等，且刚性结构的一个表面与图形面在同一个平面。上述利用高精密雕刻机在金属层上雕刻用于形成柱状透镜的图形的过程可以参考现有技术中利用高精密雕刻机雕刻其它形状的模具过程来实施，比如首先根据所要制作的柱状透镜的形状利用电脑设计模具的图形，然后根据该图形对金属层进行雕刻。

以下将结合实施例和附图，进一步说明本申请的有益效果。

实施例1

提供如图3所示的刚性模具100，刚性模具100的金属层具有用于形成柱状透镜的图形，金属层为镍层；在刚性模具100的图形面上涂布光固化树脂200，得到如图4所示的结构，并在光固化树脂200上设置透明封盖层300，形成如图5所示的待固化结构；将待固化结构设置在容纳腔10的下腔中，透明封盖层300靠近柔性膜20设置，柔性膜20固定在真空成型设备上；对上腔和下腔进行抽真空以调整上腔和下腔的真空度使柔性膜20对透明封盖层300施加压力；以及利用光源30对光固化树脂200进行辐照，使光固化树脂200固化，形成柱状透镜400，具体如图6所示；将柱状透镜400从刚性模具中脱除，得到图7所示的柱状透镜400。其中，光固化树脂的用量与柱状透镜的体积相等；上腔和下腔形成300mbar的正压力差，光固化树脂为pmma，光源为紫外光源，光辐照强度为1000mw/cm²，辐照时间为20s。

实施例2

提供刚性模具，刚性模具的金属层具有用于形成柱状透镜的图形，金属层为镍层；在刚性模具的图形面上涂布光固化树脂并在光固化树脂上设置透明封盖层，形成待固化结构；将待固化结构设置在下腔中，透明封盖层靠近柔性膜设置，柔性膜固定在真空成型设备上；对上腔和下腔进行抽真空以调整上腔和下腔的真空度使柔性膜对透明封盖层施加压力；以及利用光源对光固化树脂进行辐照，使光固化树脂固化，形成柱状透镜；将柱状透镜从刚性模具中脱除，得到柱状透镜。其中，光固化树脂的用量与柱状透镜的体积相等；上腔和下腔形成400mbar的正压力差，光固化树脂为pmma，光源为紫外光源，光辐照强度为600mw/cm²，辐照时间为50s。

实施例3

提供刚性模具，刚性模具的金属层具有用于形成柱状透镜的图形，金属层为镍层；在刚性模具的图形面上涂布光固化树脂并在光固化树脂上设置透明封盖层，形成待固化结构；将待固化结构设置在下腔中，透明封盖层靠近柔性膜设置，柔性膜20固定在真空成型设备上；利用光源对光固化树脂进行第一次辐照，使光固化树脂预固化，得到预固化树脂；对上腔和下腔进行抽真空以调整上腔和下腔的真空度使柔性膜对透明封盖层施加压力；以及利用光源对预固化树脂进行第二次辐照，使预固化树脂固化，形成柱状透镜；将柱状透镜从刚性模具中脱除，得到柱状透镜。其中，光固化树脂的用量与柱状透镜的体积相等；上腔和下腔形成300mbar的正压力差，光固化树脂为pmma，光源为紫外光源，第一次辐照的光辐照强度为500mw/cm²，辐照时间为5s；第二次辐照的光辐照强度为1000mw/cm²，辐照时间为30s。

实施例4

与实施例3的区别在于，第一次辐照的光辐照强度为600mw/cm²，辐照时间为1s；第二次辐照的光辐照强度为800mw/cm²，辐照时间为40s。

实施例5

与实施例3的区别在于，第一次辐照的光辐照强度为400mw/cm²，辐照时间为1s；第二次辐照的光辐照强度为1000mw/cm²，辐照时间为40s。

通过观察上述各实施例脱模后的模具，其上没有残留树脂，说明上述各实施例没有发生溢胶或者湿胶残留现象；而且上述各实施例在重复20次后，模具没有发生变形，说明模具的刚性较高，因此能够保证在柱状透镜成型过程中柱状透镜结构的稳定性。同时，实施例5在对上腔和下腔进行抽真空的过程中发现，由于第一次辐照不够充分，能够观察到预固化树脂的波动，但是在整个过程中没有出现溢胶现象，且通过第二次辐照时间的延长使得最终的固化得以完成。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的柱状透镜成型工艺采用刚性模具替代现有技术中的模具膜，进而避免了模具变形导致的柱状透镜不稳定的问题；同时，利用刚性模具的硬质特性，在将待固化结构设置在真空成型设备中进行成型时，也不会由于压力变化导致模具变形。在固化完成形成柱状透镜后，解除抽真空，模具和柱状透镜由于失去了粘结作用且由于模具的刚性应力作用，很容易将二者进行分离。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。