一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法，包括以下步骤：1、建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为控制3D打印设备工作的工作指令，包括打印反射性偏光膜的第一折射率薄膜的第一指令和打印反射性偏光膜的第二折射率薄膜的第二指令；2、将第一原料和第二原料分别放入3D打印设备的进料腔中，转化为液态；3、3D打印设备交替执行第一指令和第二指令，打印头交替向成型区内喷洒液态的第一原料和第二原料，并使喷洒出的原料快速固化，喷洒一层固化一层，层层堆叠，形成第一折射率薄膜和第二折射率薄膜交替层叠的具有数百层以上薄膜的反射性偏光膜。该方法及装置可以简化反射性偏光膜的制备工艺，提高工作生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法及装置
本专利技术涉及反射性偏光膜制备
，特别是一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法及装置。
技术介绍
目前，增亮膜（BEF）被广泛应用于发光模组以用来汇聚光源所发出的光线，尤其是在显示器等显示设备上，常用增亮膜来增加显示亮度从而达到减少显示器能源消耗的目的。BEF分为棱镜形BEF和反射型偏光膜。请参阅图1，为一种公知的应用于液晶器的背光模组内的棱镜形BEF结构示意图。如图所示，该棱镜形BEF结构1a包含：一主体部分10a及多个棱镜结构11a。所述多个棱镜结构11a皆为三角柱形状，且规则排列于主体10a上。通过增亮膜结构1a，使得大视角的发散光，聚拢在较小的角度范围内出射，达到光线聚集效果。然而，在传统的增亮膜结构中，组成聚光棱镜结构层的单个棱镜单元之间高度相同。光线穿透射出该棱柱结构层时，易产生牛顿环及摩尔波纹等负面光学效应；在较大的出光视角上，仍造成其他发光光线无法有效集中，导致漏光的情况发生。针对增亮膜的棱镜结构部分，发展出多种相关技术来提高发光效率。如专利CN201220158721.1中，披露一种具有棱镜结构的增亮膜，其中棱镜柱每五个为一个周期，从左端开始第一个棱镜柱的高度为17um，第二个棱镜柱的高度为12.5um，后面三个棱镜柱的高度均为15um；又如专利CN201120246068.X中，披露一种增亮膜结构，其中棱镜部分呈交错的错位结构。通过改变棱镜结构均可以减轻牛顿环现象，并提高增亮膜光场分布均匀性，达到遮掩或隐藏瑕疵的效果。请参阅图2，是现有一种增亮膜制造装置的示意图。该制造装置1b包括一进料装置10b和出料滚轮组12b，该进料装置10b和该出料滚轮组12b将一聚酯膜11b传送至进料滚轮22b处。该进料滚轮22b将紫外光固胶21b涂覆至该11b膜表面。该模具滚轮23b在该紫外光固化胶21b表面滚压出棱镜微结构24b。然而，该基膜11b由进料装置10b放卷进入，因张力过大，容易导致基膜11b两侧过度伸张而形成荡边；聚酯膜22b采用涂布工艺完成，涂布过程容易引起过度张力和局部松弛，导致产生涂布不均等缺陷；由于对增亮膜的表面精度和表面光洁度要求非常高，对于模具23b的制作是现如今的一大技术难题。总之，该制备方法工艺程序复杂，生产效率低，不利于简化生产。请参阅图3所示，为一种公知的应用于背光模组的反射型偏光膜结构示意图。该反射型偏光膜结构1c包含两种不同折射率的材料10c和11c，所述不同折射率的两层材料被重叠多次，如数百次以上。该膜的制作过程为：首先将两种高分子薄膜交替挤压成数百层，而厚度仅有200um的薄膜；然后通过单轴拉伸技术沿膜面内某一方向进行拉伸，使其中一种膜在拉伸方向的折射率发生变化，从而形成该方向折射率交替变化而其垂直方向折射率基本不变的薄膜材料。为使作用范围覆盖可见光波段，根据公式：nh=(2m+1)λ/4(m=0,1,2,…)(1)其中n为该层膜折射率，λ为入射光波长。使得高分子膜层的厚度随着其厚度方向而逐渐改变。该制作方法工序非常复杂，其中拉伸技术和控制膜厚是一大技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法及装置，简化反射性偏光膜的制备工艺，提高工作生产效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法，包括以下步骤：步骤S1、建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为控制3D打印设备工作的工作指令，包括打印反射性偏光膜的第一折射率薄膜的第一指令和打印反射性偏光膜的第二折射率薄膜的第二指令；步骤S2、将打印第一折射率薄膜的第一原料和打印第二折射率薄膜的第二原料分别放入3D打印设备的进料腔中，将第一原料和第二原料转化为液态；步骤S3、3D打印设备交替执行第一指令和第二指令，打印头交替向成型区内喷洒液态的第一原料和第二原料，并使喷洒出的原料快速固化，喷洒一层固化一层，层层堆叠，形成第一折射率薄膜和第二折射率薄膜交替层叠的具有数百层以上薄膜的反射性偏光膜。在本专利技术一实施例中，第一折射率薄膜和第二折射率薄膜其中一种薄膜的厚度沿着层叠方向逐渐改变。在本专利技术一实施例中，所述第一原料和第二原料为两种折射率不同的高分子聚合物。本专利技术还提供了一种基于3D打印的反射性偏光膜制备装置，包括控制系统和机械系统，所述控制系统建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为机械系统的工作指令，以控制机械系统完成打印；所述机械系统包括动力单元和打印单元，所述动力单元驱动调控打印单元的工作位置，所述打印单元包括进料腔和打印头。在本专利技术一实施例中，所述打印头为点状打印头，线状打印头，或阵列式面状打印头，所述线状打印头、阵列式面状打印头都由单个打印头组合而成。在本专利技术一实施例中，所述打印头为单个打印头，所述单个打印头包括用以进给物料的管路及连接于管路出料端上的喷头，所述喷口的四周外侧分别铰接有一片用以控制喷口大小的收敛片，所述收敛片分别经各自的致动器连接于打印机的机架上。在本专利技术一实施例中，所述打印头为单个打印头，所述单个打印头包括用以进给物料的管路及连接于管路出料端上的喷头，所述喷口的四周内侧设有控制喷口尺寸的伸缩材料，所述喷口的外侧设有连接于打印机机架上且用以控制喷口方向的致动器。在本专利技术一实施例中，所述致动器为电致伸缩材料致动器，所述电致伸缩材料致动器包含用以产生驱动电致伸缩材料的电场的电极，电致伸缩材料，衬底，电极支撑以及传动杆，所述电致伸缩材料在机械结构上采用串联形式，在电路结构上使用并联形式。在本专利技术一实施例中，所述致动器为磁致伸缩材料致动器，所述磁致伸缩材料致动器包含磁致伸缩材料，壳体，用以产生驱动磁致伸缩材料的磁场的线圈和传动杆。在本专利技术一实施例中，所述管路包含有加热段、进给段、喷口，位于加热段外围设置有用以对物料进行加热的加热元件。本专利技术的有益效果是克服了现有反射性偏光膜制备方法存在的制备工艺复杂，生产效率低等问题，提出了一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法及装置，能够精确控制反射性偏光膜的形状、排列方式及厚度，提高反射性偏光膜的表面整洁度和精度，简化制备工序，提高生产效率，具有很强的实用性和广阔的应用前景。附图说明图1是现有一种棱镜膜结构示意图。图2是现有一种增亮膜制造装置示意图。图3是现有一种反射型偏光膜结构示意图。图4是本专利技术一实施例的装置结构示意图。图5和图6是本专利技术一实施例的单个打印头的一种结构的内部构造示意图，及截面示意图。图7和图8是电致伸缩材料致动器的结构示意图和截面示意图。图9是磁致伸缩材料致动器的结构示意图和截面示意图。图10和图11是本专利技术一实施例的单个打印头的另一种结构的内部构造示意图，及截面示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术基于3D打印的反射性偏光膜制备方法，包括以下步骤：步骤S1、建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为控制3D打印设备工作的工作指令，包括打印反射性偏光膜的第一折射率薄膜的第一指令和打印反射性偏光膜的第二折射率薄膜的第二指令。步骤S2、将打印第一折射率薄膜的第一原料和打印第二折射率薄膜的第二原料分别放入3D打印设备的进料腔中，将第一原料和第二原料转化为液态。所述第一原料和第二原料为两种折射率不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为控制3D打印设备工作的工作指令，包括打印反射性偏光膜的第一折射率薄膜的第一指令和打印反射性偏光膜的第二折射率薄膜的第二指令；步骤S2、将打印第一折射率薄膜的第一原料和打印第二折射率薄膜的第二原料分别放入3D打印设备的进料腔中，将第一原料和第二原料转化为液态；步骤S3、3D打印设备交替执行第一指令和第二指令，打印头交替向成型区内喷洒液态的第一原料和第二原料，并使喷洒出的原料快速固化，喷洒一层固化一层，层层堆叠，形成第一折射率薄膜和第二折射率薄膜交替层叠的具有数百层以上薄膜的反射性偏光膜。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的反射性偏光膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为控制3D打印设备工作的工作指令，包括打印反射性偏光膜的第一折射率薄膜的第一指令和打印反射性偏光膜的第二折射率薄膜的第二指令；步骤S2、将打印第一折射率薄膜的第一原料和打印第二折射率薄膜的第二原料分别放入3D打印设备的进料腔中，将第一原料和第二原料转化为液态；步骤S3、3D打印设备交替执行第一指令和第二指令，打印头交替向成型区内喷洒液态的第一原料和第二原料，并使喷洒出的原料快速固化，喷洒一层固化一层，层层堆叠，形成第一折射率薄膜和第二折射率薄膜交替层叠的具有一百层以上薄膜的反射性偏光膜；该方法对应的反射性偏光膜制备装置，包括控制系统和机械系统，所述控制系统建立反射性偏光膜的三维数字模型，并转换为机械系统的工作指令，以控制机械系统完成打印；所述机械系统包括动力单元和打印单元，所述动力单元驱动调控打印单元的工作位置，所述打印单元包括进料腔和打印头；所述打印头为单个打印头，线状打印头，或阵列式面状打印头，所述线状打印头、阵列式面状打印头都由单个打印头组合而成；所述单个打印头包括用以进给物料的管路及连接于管路出料端上的喷头，所述喷头...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭太良，叶芸，胡海龙，陈恩果，张典，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35