成果名称: 聚合物微结构导光板注轧成型关键技术
完成单位: 深圳大学,广州市普同实验分析仪器有限公司,香港理工大学
主要人员: 娄 燕,李积彬,张志辉,彭太江,杜 雪,张成耀,王海雄,吕永虎,吴国辉,熊建军,刘华林
介绍:

    深圳大学在广东省产学研(编号:2013B090600020,财政经费80万元)以及深圳市深港创新圈(编号:JSE201007190020A,财政经费100万元)等项目资助下,从2010年开始注轧成型工艺和关键装备研究,并与广州普同实验分析仪器有限公司合作(投入资金320万元)进行成型装备生产,本技术已在多家相关产品生产企业试用,形成完整的技术成果“聚合物微结构导光板注轧成型关键技术”,获得授权发明专利6项,实用新型专利4项。

     本项目技术综合了注射成型和轧制成型的技术优势,深圳大学项目组首次提出了“聚合物微结构导光板注轧成型关键技术”。该工艺针对宽幅超薄聚合物微结构光学元件产品特点及先进制造方法而提出,应用注轧模腔和轧制技术成型光学薄板,同时将型辊表面微结构按照产品需求复制到薄板表面,实现光学高聚物薄板及表面微结构器件的连续成型与高效生产。该技术适用于大、中、小型多尺度集成背光模组,具有效率高、能耗少、成型精度高等优势,使微光学中的微结构能大批量的复制及生产,促进光学微结构器件成型技术的发展。 本项目技术应用领域如下:

    ①在显示屏背光模组中的应用 本技术可生产0.3mm以上的导光板,其平均透光率达到了92.42%,均匀度达到99.7%,为相关产品的高亮度华、低成本化、轻薄化等提供了较好的产品选择。本技术的推广应用,势必会带动相关产业进一步发展,增强企业的技术竞争力。

    ②在照明灯组中的应用 本技术生产的导光板可以满足照明灯组的应用需求,且具有以下显著特点:可以任意裁切成所需尺寸,也可以拼接使用,工艺简单,制作方便;透光率高、光线均匀性好,安全环保,耐用可靠,户内外皆可适用;可以将导光板剪裁制作成异型,如圆形、椭圆、圆弧、三角形等,可实现个性化定制;同等亮度情况下,使用较薄的导光板,节约成本;可以使用任何光源,点线光源做面光源转换,光源包括LED、CCFL(冷阴极灯管),荧光灯管等。

     ③在广告灯箱中的应用 利用本技术生产的导光板应用于广告灯箱,具有如下优势:外形美观,其厚度一般小于3厘米,最大限度地提高了空间利用率,美化了环境,拓宽了应用范围。其卓越的光学特性除广泛应用于公共场所外,更扩大了其在精密显示、摄影及医疗看片、科研、高标准照明等高科技领域的应用,效果可媲美液晶显示器;本技术生产的导光板产品用于广告灯箱,将为该行业带来新的发展机遇和经济增长动能。

    ④全息防伪膜的应用 本项目技术用于全息防伪膜制造,可实现真三维全息图像批量生产,可将公司LOGO或其他信息实现三维结构的批量复制,然后再进行激光加工处理,提高了防伪膜的安全性和可靠性。

本技术成果主要技术创新点如下: (1)提出了注轧成型工艺。 项目组将高分子材料注射成型、轧制工艺相结合,形成了超薄微结构光学元件注轧成型工艺,并将其应用于微结构导光板注轧成型制造,解决了我国制造大面积微结构导光板工艺难题,提高了产品加工效率和成品率,有效降低了产品制造成本。该工艺彻底颠覆了大面积超薄微结构PMMA板材不易于加工的观念,PMMA板材加工厚度最小可达0.31mm,表面微槽深度最大为80μm,深宽比1:2,复制率可达93%,板材最大宽度340mm,长度可超过10m,透光性92%。该工艺使我国制造大面积超薄微结构导光板的技术能力位居国际领先地位,该工艺已经入产业化应用阶段,解决了导光板生产企业的工艺难关并获得了良好的经济效益。 (2)成功开发注轧成型装备。 针对注轧成型工艺,项目组开发了国内首台超薄微结构导光板注轧成型装备。解决了可控流体性能的注轧嘴结构设计与制造、超大尺寸轧辊微结构高精度加工制造、轧辊间隙在线自动可控调节、注轧成型状态监测与控制等一系列技术难题。实现了注轧嘴自动对中、超声振动调控熔融态高分子材料粘度及流速、注轧腔压力稳定可控、板材厚度在线测量及调控、注轧状态在线监测等功能;轧辊间隙可调分辨率0.01mm,可实现大面积超薄微结构PMMA板材加工。目前该装备由广州普同批量生产销售,受到业界广泛好评,增强了公司技术竞争实力。 (3)提出了轧辊微结构单点金刚石超精密切削加工误差预测方法。 为确保大面积超薄微结构PMMA板材加工质量,项目组开展了轧辊微结构单点金刚石车削加工误差预测方法研究,以期获得较高尺寸精度的轧辊微结构。在研究微结构加工几何误差产生根源的基础上,对轧辊材料回弹特性、机床动力学、微结构测量方法、刀具磨损等因素对加工误差的影响关系进行分析研究,建立了工件微结构加工误差预测模型,有效降低了微结构加工误差,使精度达到0.1μm。 (4)利用注轧成型制造的导光板样品经第三方技术检测,其厚度0.31mm,平均透光率达到92.42%,均匀度达到了99.7%,可根据需要进行裁剪以满足工程应用需求,在背光模组、照明灯具、广告灯箱、真三维全息防伪技术产品中具有广泛应用。导光板性能指标整体达到国际先进水平,部分指标达到国际领先水平。

批准登记号:
登记日期: 2019-08-07
研究起止时间: 2010-01-01至2018-12-31
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 先进制造
评价单位名称: 中国机械工程学会
评价日期: 2019-07-13