本发明专利技术属于激光加工技术领域的一种高均匀度的激光导光板加工方法及装置，所述方法是将表面涂覆有单层微纳米颗粒的待加工小面板置于激光器下，当激光束辐射于待加工小面板表面时，会在微纳米颗粒周围产生局域场增强效应，导致微纳米颗粒与待加工小面板的接触处产生纳米孔，而后经清洗装置和干燥装置分别对待加工小面板表面实施清洁和干燥处理，最后待加工小面板表面可形成均匀分布的纳米孔阵列，具有高效的将光源转化为面光束和散射光束均匀柔和等优点，加工装置包括旋涂装置、激光器、清洗装置、干燥装置和激光导光板加工平台；所述激光导光板加工平台的上方从右至左依次设有存储微纳米颗粒悬浮液装置、激光器、清洗装置和干燥装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光加工
，具体涉及一种高均匀度的激光导光板加工方法及装置。
技术介绍
导光板的加工方法有传统的油墨印刷和激光加工等方式，目前激光导光板加工方法则是最常用的，它是利用激光在导光板表面制成有着特定排布形状的孔状结构，实现满足照度要求的表面，具有加工能量集中、环保等优点，最后形成的网点半径一般为毫米量级，最小不低于0.08mm，如专利技术专利CN104977649A公布的实施例数据。激光导光板加工方法的改进旨在对网点参数进行优化设计，以寻求表面照度的高均匀度。如专利技术专利CN104977649A公布一种网点参数设计方法，根据网点离导光板入光面距离远近而设置成不同的网点区域，不同网点区域的网点形状随着各网点区域离导光板的入光面距离远近而变化，实现导光板发光亮度均一，显示画面效果佳。但在实际加工过程中，需要对这些不同的网点区域进行分段处理，工艺复杂，最终检测出导光板的发光亮度均匀性欠佳。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的不足，本专利技术提出一种高均匀度的激光导光板加工方法及装置，在待加工导光板表面，涂覆一层微纳米颗粒，当激光束辐射于该表面时，会在微纳米颗粒周围产生局域场增强效应，形成均匀分布的纳米孔阵列，尺寸小且无需进行复杂工艺，具有高效的将光源转化为面光束和散射光束均匀柔和等特点。因此基于局域场增强效应的激光导光板加工方法是一种很有前途的新型激光导光板加工方法。本专利技术的技术方案是：一种高均匀度的激光导光板加工方法，包括以下步骤：S1、制备加工板材1)将大面板裁切成待加工小面板，并对待加工小面板表面及侧边做抛光处理；2)超声处理微纳米颗粒溶液，制备成微纳米颗粒悬浮液后待用；3)采用旋涂法沉积微纳米颗粒悬浮液于待加工小面板上，制备成表面涂覆有微纳米颗粒的小面板；S2、仿真模拟确定激光导光板加工参数1)导光板结构建模：使用软件，对导光板结构进行3D建模；2)导光板网点建模：布网点，预设网点直径为D＇且网点均匀排布于导光板表面；3)进行光学模拟和记录网点参数：软件模拟计算导光板照度值，对不符合照度规格的网点参数进行优化处理，同时记录符合照度规格的网点参数—纳米孔直径D；4)求解归一化激光能量分布：使用有限元仿真软件对表面涂覆有单层微纳米颗粒的待加工小面板进行仿真，计算小面板表面归一化激光能量分布，绘制出能量增强特征曲线；5)确定能量增强系数A：根据能量增强特征曲线和网点参数，即纳米孔径D，确定能量增强系数A；6)设置激光加工参数，根据公式J0是导光板表面激光能量损伤阈值，和步骤5)确定的能量增强系数A，即可确定加工导光板的激光能量密度J，根据公式v＝(1-η)·Φ·f，通过选取重复频率f和搭接率η，确定扫描速度v；S3、激光导光板加工将制备好的加工板材置于激光器的激光加工处，打开激光器的激光加工控制系统，输入已确定的激光加工参数，操作控制系统，实施激光加工作业，当激光束辐射于待加工小面板表面时，会在微纳米颗粒周围产生局域场增强效应，导致微纳米颗粒与待加工小面板的接触处产生纳米孔，最终获得具有均匀排布的单层纳米孔阵列；S4、激光导光板加工后处理1)清洁激光导光板：通过清洗装置使用导光板专用清洁剂擦拭激光导光板表面；2)干燥激光导光板：通过干燥装置对导光板表面通风干燥；3)检测激光导光板：通光检测导光板照度E，与导光板照度规格E0比较；4)薄膜包装激光导光板：将符合产品要求的导光板用薄膜包装，以备产品的后续使用。上述方案中，所述步骤S1中的旋涂法具体实施步骤为：①待加工小面板置于基座上并固定，通过存储微纳米颗粒悬浮液装置下部的滴管在待加工小面板表面滴上微纳米颗粒悬浮液；②启动装置，设置转动电机的转速，实现基座从低速到高速的旋转；③设置转速N1＝100～500r/min，持续时间T1＝10～40s；经T1后，设置转速N2＝500～2000r/min，持续时间T2＝20～80s；经T2后，设置转速N3＝2000～8000r/min，持续时间T3＝5～20s；④经T3后，关闭装置，待溶剂挥发，获得单层排布整齐的微纳米颗粒。上述方案中，所述步骤S2中确定能量增强系数A的具体步骤为：设入射激光能量密度为1，取微纳米颗粒与导光板表面的接触点为坐标原点O，横坐标轴表示导光板表面各点到原点之间的距离，纵轴表示为能量增强系数，绘制出的能量增强特征曲线反映当激光束辐射于表面涂覆有单层微纳米颗粒的面板表面时，微纳米颗粒周围的能量分布情况，取纳米孔径的一半D/2，标注于能量特征曲线的横坐标轴上为P点，做通过点P且垂直于横坐标轴的直线交能量增强特征曲线于点Q，设Q点的纵坐标值是A，那么A值即为用软件仿真模拟出的符合照度规格的网点参数—纳米孔直径D所需的能量增强系数。优选地，所述待加工小面板的材料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或聚碳酸酯PC。优选地，所述步骤S1中裁切大面板采用机械式切割或热切割的方式。优选地，所述步骤S1中对待加工小面板的抛光处理采用火焰抛光、布轮抛光或钻石抛光法中的任意一种。优选地，所述微纳米颗粒为SiO2颗粒、PS颗粒、金颗粒或银颗粒中的任意一种。优选地，所述SiO2颗粒的直径d满足λ<d<3λ。一种实现所述高均匀度的激光导光板加工方法的加工装置，包括旋涂装置、激光器、清洗装置、干燥装置和激光导光板加工平台；所述旋涂装置包括存储微纳米颗粒悬浮液装置和旋转机构；所述激光导光板加工平台的上方从右至左依次设有存储微纳米颗粒悬浮液装置、激光器、清洗装置和干燥装置；待加工小面板经过抛光处理、且置于激光导光板加工平台最右端，加工方向从右至左依次进行，依次经过存储微纳米颗粒悬浮液装置、激光器、清洗装置和干燥装置，实现导光板的加工操作；所述存储微纳米颗粒悬浮液装置内含微纳米颗粒悬浮液，存储微纳米颗粒悬浮液装置下部设有滴管；所述旋转机构安装在激光导光板加工平台上，所述旋转机构包括转动电机和基座；所述转动电机的输出轴与基座的底部固定连接，所述基座位于所述存储微纳米颗粒悬浮液装置的正下方。采用旋涂法将微纳米颗粒悬浮液均匀涂覆于待加工小面板表面，制备成表面涂覆有单层微纳米颗粒的小面板；所述微纳米颗粒悬浮液是由微纳米颗粒溶液经超声处理得到；所述激光器为激光导光板加工所用光源；所述清洗装置，内含导光板专用清洁剂，对导光板表面清洁，清除灰尘、微纳米颗粒等残余物；所述干燥装置，指通风干燥导光板，以备封装保存。上述方案中，所述激光器的λ＝1064nm，光束直径Φ＝50μm，脉宽为10ns，重复频率f＝20KHz，激光搭接率η＝0.2，激光扫描速度v＝0.8m/s。与现有技术相比，本专利技术基于局域场增强效应的激光导光板加工方法，加工网点的尺寸为纳米量级，具有以下突出的优点：1.高效转化，基于局域场效应制作的导光板能够高效的将入射光源转化为面光源，这是源于均匀分布的纳米孔阵列可以将更多的光源散射到目标区域，避免了不必要的光能损失，而普通的激光导光板加工方法形成的孔状尺寸较大，光能损失较为严重；2.均匀柔和的光束质量，基于局域场效应制作的导光板散射形成的面光源，光束分布均匀且光线柔和，实现更加完善的视觉效果，普通激光导光板加工方法是无法做到这一点的；3.不考虑空间距，与专利技术专利CN104977649A相比较，基于局域场效应制作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高均匀度的激光导光板加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备加工板材1)将大面板裁切成待加工小面板(1)，并对待加工小面板(1)表面及侧边做抛光处理；2)超声处理微纳米颗粒溶液，制备成微纳米颗粒悬浮液(22)后待用；3)采用旋涂法沉积微纳米颗粒悬浮液(22)于待加工小面板(1)上，制备成表面涂覆有微纳米颗粒的小面板；S2、仿真模拟确定激光导光板加工参数1)导光板结构建模：使用软件，对导光板结构进行3D建模；2)导光板网点建模：布网点，预设网点直径为D＇且网点均匀排布于导光板表面；3)进行光学模拟和记录网点参数：软件模拟计算导光板照度值，对不符合照度规格的网点参数进行优化处理，同时记录符合照度规格的网点参数—纳米孔直径D；4)求解归一化激光能量分布：使用有限元仿真软件对表面涂覆有单层微纳米颗粒的待加工小面板(1)进行仿真，计算小面板表面归一化激光能量分布，绘制出能量增强特征曲线；5)确定能量增强系数A：根据能量增强特征曲线和网点参数，即纳米孔径D，确定能量增强系数A；6)设置激光加工参数，根据公式J0是导光板表面激光能量损伤阈值，和步骤5)确定的能量增强系数A，即可确定加工导光板的激光能量密度J，根据公式v＝(1‑η)·Φ·f，通过选取重复频率f和搭接率η，确定扫描速度v；S3、激光导光板加工将制备好的加工板材置于激光器(3)的激光加工处，打开激光器(3)的激光加工控制系统，输入已确定的激光加工参数，操作控制系统，实施激光加工作业，当激光束辐射于待加工小面板(1)表面时，会在微纳米颗粒周围产生局域场增强效应，导致微纳米颗粒与待加工小面板(1)的接触处产生纳米孔，最终获得具有均匀排布的单层纳米孔阵列；S4、激光导光板加工后处理1)清洁激光导光板：通过清洗装置(4)使用导光板专用清洁剂擦拭激光导光板表面；2)干燥激光导光板：通过干燥装置(5)对导光板表面通风干燥；3)检测激光导光板：通光检测导光板照度E，与导光板照度规格E0比较；4)薄膜包装激光导光板：将符合产品要求的导光板用薄膜包装，以备产品的后续使用。...
【技术特征摘要】
1.一种高均匀度的激光导光板加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备加工板材1)将大面板裁切成待加工小面板(1)，并对待加工小面板(1)表面及侧边做抛光处理；2)超声处理微纳米颗粒溶液，制备成微纳米颗粒悬浮液(22)后待用；3)采用旋涂法沉积微纳米颗粒悬浮液(22)于待加工小面板(1)上，制备成表面涂覆有微纳米颗粒的小面板；S2、仿真模拟确定激光导光板加工参数1)导光板结构建模：使用软件，对导光板结构进行3D建模；2)导光板网点建模：布网点，预设网点直径为D＇且网点均匀排布于导光板表面；3)进行光学模拟和记录网点参数：软件模拟计算导光板照度值，对不符合照度规格的网点参数进行优化处理，同时记录符合照度规格的网点参数—纳米孔直径D；4)求解归一化激光能量分布：使用有限元仿真软件对表面涂覆有单层微纳米颗粒的待加工小面板(1)进行仿真，计算小面板表面归一化激光能量分布，绘制出能量增强特征曲线；5)确定能量增强系数A：根据能量增强特征曲线和网点参数，即纳米孔径D，确定能量增强系数A；6)设置激光加工参数，根据公式J0是导光板表面激光能量损伤阈值，和步骤5)确定的能量增强系数A，即可确定加工导光板的激光能量密度J，根据公式v＝(1-η)·Φ·f，通过选取重复频率f和搭接率η，确定扫描速度v；S3、激光导光板加工将制备好的加工板材置于激光器(3)的激光加工处，打开激光器(3)的激光加工控制系统，输入已确定的激光加工参数，操作控制系统，实施激光加工作业，当激光束辐射于待加工小面板(1)表面时，会在微纳米颗粒周围产生局域场增强效应，导致微纳米颗粒与待加工小面板(1)的接触处产生纳米孔，最终获得具有均匀排布的单层纳米孔阵列；S4、激光导光板加工后处理1)清洁激光导光板：通过清洗装置(4)使用导光板专用清洁剂擦拭激光导光板表面；2)干燥激光导光板：通过干燥装置(5)对导光板表面通风干燥；3)检测激光导光板：通光检测导光板照度E，与导光板照度规格E0比较；4)薄膜包装激光导光板：将符合产品要求的导光板用薄膜包装，以备产品的后续使用。2.根据权利要求1所述的高均匀度的激光导光板加工方法，其特征在于，所述步骤S1中的旋涂法具体实施步骤为：①待加工小面板(1)置于基座(8)上并固定，通过存储微纳米颗粒悬浮液装置(2)下部的滴管(21)在待加工小面板(1)表面滴上微纳米颗粒悬浮液(22)；②启动装置，设置转动电机(7)的转速，实现基座(8)从低速到高速的旋转；③设置转速N1＝100～500r/min，持续时间T1＝10～40s；经T1后，设置转速N2＝500～2000r/min，持续时间T2＝20～80s；经T2后，设置转速N3＝...
【专利技术属性】
技术研发人员：佟艳群，黄建宇，任旭东，吴笑漪，石琳，金鑫，卢铭，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。