[发明专利]增亮光栅模具及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电显示器件中的光栅模具及其制作方法。

背景技术

增亮光栅材料是显示器件中的光管元件，通常由圆弧、圆柱、三角形等断面形状的栅条组成，在现代显示技术中广泛应用于MD投影电视机、LCD背光模组、裸眼3D电视机以及立体包装材料等。

增亮光栅模具通常在辊轮上通过金刚石刀具雕刻光栅条纹，但金刚石刀具只能在有色金属上加工，有色金属的机械加工性能差，使用寿命短，不能满足当前大批量大尺寸产业化的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种便于加工、使用寿命长的增亮光栅模具。

本发明还要提供一种上述增亮光栅模具的制作方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：增亮光栅模具，包括全坯辊，在所述全坯辊上依次设置有铜层、镍-磷合金镀层和光栅。

进一步的，所述全坯辊的直径在300mm以上，长度在1800mm以上。

进一步的，所述镍-磷合金镀层的厚度在0.5mm以上。

进一步的，所述光栅的节距小于0.05mm。

增亮光栅模具的制作方法，该方法包括以下步骤：1)在全坯辊上镀上纯铜；2)电铸高磷含量的电镀液，沉积高磷高厚度的镍-磷合金镀层，该电镀液的组成含量为：硫酸镍120-300g/L、氯化镍30-45g/L、次亚磷酸钠45-90g/L、硼酸20-35g/L和氟化钠30-50g/L；3)在镍-磷合金镀层上加工光栅，从而制成本发明的增亮光栅模具。

进一步的，步骤2)所述的电铸采用脉冲电源。

进一步的，步骤2)所述的电镀液的磷含量≥12％(重量百分比，以下同)。

进一步的，步骤2)所述的镍-磷合金镀层的厚度在0.5mm以上。

本发明的有益效果是：本发明采用脉冲电源、电铸工艺和高磷含量的电镀液，可以完整地在多种金属上电铸沉积镍-磷合金，磷含量可高达10-13％，形成的是非晶体镍-磷合金，厚度可达0.5mm以上，提高了金刚石成型刀具对镍-磷合金的微细加工机械性能，能够获得极高的光洁度，可以方便地加工大尺寸的精密模具，并极大地提高模具的使用寿命。电铸沉积方法获得的镍-磷合金，镀层均匀，附着力强，获得高磷含量的非晶体，理论上可实现模辊的零磨损。特别是在光栅模辊上采用镍-磷合金辊，可使其寿命增加3-10倍，通过超精密单点金刚石光栅模具加工专用机床、加工微细结构光栅透镜。

具体实施方式

本发明首先在光电显示器件挤出刻制花纹辊筒上电铸全坯辊，直径最好在300mm以上，长度最好在1800mm以上；然后采用脉冲电源电铸沉积非晶态镍-磷合金，再采用天然金刚石机床加工出高精密的光栅模辊，光栅节距小于0.05mm。采用该超精密光栅模辊可生产精度达1英寸500线以上、节距24-150μm、角度88-100°、耐热性＞90℃的光栅透镜，同时可加工各种微透镜的光学结构。

本发明的方法包括以下步骤：

1)在全坯辊上镀上纯铜；

2)电铸高磷含量的电镀液，沉积高磷高厚度的镍-磷合金镀层，该电镀液的组成含量为：硫酸镍120-300g/L、氯化镍30-45g/L、次亚磷酸钠45-90g/L、硼酸20-35g/L和氟化钠30-50g/L；

3)在镍-磷合金镀层上加工光栅，从而制成本发明的增亮光栅模具。

上述步骤1)的目的是：因为铜的导电性能高，可以加快镍-磷合金电铸沉积的速度。上述步骤2)的电铸沉积采用脉冲电源，电铸高磷含量的电镀液(磷含量≥12％)，完成非晶态镍-磷合金镀层的堆积，沉积形成的非晶态镍-磷合金镀层的厚度可达1mm，形成的镀层厚度可满足光栅透镜结构加工的凹槽深度要求，而一般电化学工艺镍-磷合金的厚度只能达到0.20-0.30mm，不能满足超精密加工的需要。由于镀层中的磷含量高达7.5％以上，这样可使金刚石刀具加工的表面粗糙度到达Ra0.008mm以上，然后通过挤压或UV光固化成型工艺，可以制作高透过率、大尺寸的光栅透镜，同时也大幅度地提高超精密模具的使用寿命。

下表是本发明的3个电镀液组份和2个比较例所得到的镍-磷合金镀层的参数的对比。

上表中实施例1-3所到的镍-磷合金镀层的表观质量很好，没有气流痕迹，镀层为半光亮，无杂色现象；镀层的高电流区不容易烧焦，工艺操作性好；镀层的结晶细致，利于机械加工；镀层的厚度均匀性较好(镀层在0.5毫米以上时)；镀层结合力良好；镀层的正内应力较小，中间、边缘镀层均无龟裂。