外文翻譯(中文)電鍍銅輥加工復(fù)雜的棱鏡模式

1、<p><b>　　中文3580字</b></p><p>　　電鍍銅輥加工復(fù)雜的棱鏡模式</p><p>　　Tae-Jin JE1, Sang-Cheon PARK2, Kang-Won LEE1, Yeong-Eun YOO1, Doo-Sun CHOI1,Kyung-Hyun WHANG1, Myung-Chang KANG3</p>

2、<p>　　1. Nano-Machining Laboratory Division of Nano-Mechanical Systems,Korea Institute of Machinery and Materials, 104, Sinseongno, Youseong-Gu, Daejeon, 305-343, Korea;</p><p>　　2. Nano-Mechatronics De

3、partment, University of Science and Technology,104, Sinseongno, Youseong-Gu, Daejeon, 305-343, Korea;</p><p>　　3. National Core Research Center for Hybrid Materials Solution, Pusan National University,98, Pu

4、sandaehang-no, Geumjeong-Gu, Busan, 609-735, Korea Received 2 March 2009; accepted 30 May 2009</p><p>　　出處：Transactions of Nonferrous Metals Society of China，Volume 19, Supplement 1, September 2009, Pages s2

5、88–s294</p><p>　　摘要：BLU（背光模組）是液晶筆記本計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話，導(dǎo)航，以及大尺寸電視，PID（公共信息顯示）等的核心部分，為了液晶顯示器的光轉(zhuǎn)換效率，已經(jīng)在背光模組中使用兩片跌交放置的光學(xué)棱鏡薄膜。在這種情況下，會(huì)出現(xiàn)一些光干擾的現(xiàn)象，如莫爾條紋、光耦合等，造成了若干問題，如液晶顯示器低亮度，產(chǎn)生斑點(diǎn)和條紋。最近， 高亮度微復(fù)型棱鏡模式正在積極研究，以避免光干擾的現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高光學(xué)效率

6、。在這項(xiàng)研究中，用高精密車床來加工微復(fù)型棱鏡薄膜。加工該模式的軋輥為 50，45，40，35，30，25，20，15，10和5微米的間距以及 25.0，22.5， 20.0，17.5，15.0，12.5，10.0，7.5，5.0和2.5微米的棱峰高度，軋輥長度為 2 000毫米，直徑為320毫米。電鍍銅輥和天然單晶金剛石工具用于加工棱鏡結(jié)構(gòu)。用測力機(jī)來測量各個(gè)切削條件下的切削力。缺口和表面加工完成后，用掃描電鏡和顯微鏡進(jìn)行分析。<

7、/p><p>　　關(guān)鍵詞：高精密車床、金剛石工具、電鍍銅輥、光學(xué)薄膜、復(fù)雜的棱鏡模式、光干擾現(xiàn)象</p><p><b>　　1簡介 </b></p><p>　　LCD（液晶顯示器）是目前很受歡迎一般的顯示設(shè)備，如筆記本計(jì)算機(jī)，掌上計(jì)算機(jī)，液晶電視和PID（公共信息顯示）。因此，近年來，液晶得到了迅速發(fā)展和廣泛使用[1]。由于液晶顯示器本身不能夠

8、發(fā)光，BLU（背光模組）包括燈，反射板和 幾種需要光學(xué)薄膜[2-3]。尤其是模組膜材為其核心的光學(xué)元件。一般 光學(xué)棱鏡薄膜具有單一棱峰結(jié)構(gòu)。目前光學(xué)棱鏡片已經(jīng)采用兩片跌交的放置方式被使用[4-5]。但是，跌交使用兩片單一棱鏡間距的棱鏡片會(huì)產(chǎn)生干擾現(xiàn)象產(chǎn)生而帶來一些問題，如莫爾條紋、光耦合等。光的干擾現(xiàn)象最終會(huì)導(dǎo)致燈光分布不均勻、亮度低。 因此，通過對模組中光學(xué)薄膜的積極研究進(jìn)展來減少光的干擾現(xiàn)象 [ 6-7]。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的棱鏡薄膜的提出，

9、便是避免光干擾現(xiàn)象的解決方案之一 [8-9]。</p><p>　　為了生產(chǎn)光學(xué)薄膜，使用了有復(fù)雜棱鏡模式的主軸。主軸可以通過激光技術(shù)，微影制作， 加強(qiáng)技術(shù)，LIGA工藝技術(shù)和機(jī)械過程制造 [10-14]。大尺寸軋輥主軸以車床加工作為該方法的加工過程，為滿足群眾對顯示設(shè)備的需求[15-22]。在本文中，關(guān)于軋輥主軸加工復(fù)雜的棱鏡模式結(jié)果的報(bào)告。該加工的機(jī)理是研究有哪些被認(rèn)為是屬于車床進(jìn)程多線程的加工方法。和該加工

10、條件下使用的一步步切割進(jìn)行了優(yōu)化。</p><p>　　2.軋輥主軸多線程加工棱鏡模式的機(jī)理</p><p>　　圖1顯示了加工機(jī)理的圖表，是一般的車床加工單一線程的方法。在這臺(tái)車床加工過程中，兩個(gè)、三個(gè)甚至多個(gè)線程可以由輥筒加工，通過在輥筒末端圓周上的不同位置上安放切削刀具來加以應(yīng)用。該棱鏡模式的節(jié)距(p)與設(shè)置的單元（Pu）間距模式相同，在圖1（a）中顯示了相同的螺紋螺距。如圖1（b）

11、所示，設(shè)置單元的間距為兩倍棱鏡模式的節(jié)距。在軋輥圓周上第二個(gè)刀具起始的位置與第一個(gè)刀具起始的位置相反。三線程螺紋的方法如圖1（c）所示，設(shè)置單元的間距等于三倍的棱峰間距。而這三種不同的起始位置的刀具有一個(gè)120 °位置的差異。多線程的加工方法顯示在圖1（d）中。進(jìn)料間距是棱峰間距乘以線程的數(shù)量。該階段為相位差加工方法的一些數(shù)學(xué)表達(dá)式顯示在式（1）-（3）。</p><p>　　PU = N 

12、5; P （1）</p><p>　　θ= 360°/ N (2)</p><p>　　α= tan-1 （π×D/PU） (3)</p><p>　　也就是說，在輥筒（θ）圓周上刀具的起始位

13、置是除以線（N）的數(shù)量。線程或刀具進(jìn)程的角度（α）計(jì)算方法為輥筒周長除以刀具進(jìn)程間距的反正切函數(shù)。</p><p>　　復(fù)雜的棱鏡圖案所包含的不同間距如圖2所示。起始位置的每個(gè)線程（θn）需要首先被定義用于加工某個(gè)復(fù)雜的棱鏡模式。第1棱鏡（①）棱峰頂點(diǎn)到第n個(gè)棱鏡（n）棱峰頂點(diǎn)的距離每一個(gè)節(jié)距（P'n）的總和，如公式（4）所示。加工復(fù)雜棱鏡模式的每一條螺紋的起始位置定義為，從第一個(gè)棱峰頂點(diǎn)到第n個(gè)棱峰頂點(diǎn)

14、的長度除以機(jī)床進(jìn)程的間距。如公式（5）所示。</p><p>　　此研究設(shè)計(jì)模式如圖3所示。微棱鏡模式的一個(gè)設(shè)置單元是被設(shè)計(jì)成具有不同的棱峰間距及棱峰高度。其中，棱峰間距分別為：50、45、40、35、30、25、20、15、10和5微米。棱峰高度分別對應(yīng)為：25.0、22.5、20.0、17.5、15.0、12.5、10.0、7.5、5.0和2.5微米。微棱鏡這種包含不同棱峰間距及棱峰高度的設(shè)置單元在1200毫

15、米的長度上重復(fù)出現(xiàn)，微棱鏡模式設(shè)置的單位是275微米，棱鏡的設(shè)計(jì)角度為90 °。</p><p>　　圖1 使用車床加工過程多線程機(jī)制：</p><p>　　（a）單一線程 （b）雙線程 (c)三線程（d）多線程</p><p>　　圖2 復(fù)雜棱鏡模式加工工藝示意圖</p><p>　　圖3 復(fù)雜棱鏡模式間距的設(shè)計(jì)</p&

16、gt;<p><b>　　3 加工系統(tǒng)和條件</b></p><p><b>　　3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)</b></p><p>　　軋輥主軸加工微棱鏡模式的處理系統(tǒng)見圖4。該系統(tǒng)的規(guī)格見列表1。此系統(tǒng)是基于高精密機(jī)床的基礎(chǔ)上形成的。其中靜壓軸承被做為兩個(gè)C軸用于該系統(tǒng)中。Z軸和X軸是由線性的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。測力計(jì)（奇石-9256C2）是用來

17、測量切削力，真空抽吸設(shè)備的安裝是為了吹走刀架后面切下的碎屑。</p><p>　　圖4 高精度軋輥機(jī)械加工系統(tǒng)</p><p>　　空白的軋輥主軸如圖5（a）所示. 軋輥主軸的長度為2 000毫米，直徑為320毫米，質(zhì)量約350公斤.軋輥上電鍍銅的厚度為1 000微米，關(guān)于軋輥電鍍銅的硬度大約是240Hv。 圖5（b）顯示是天然單晶金剛石刀具的尖端。該工具的角度為90 °，與微

18、棱鏡的設(shè)計(jì)模式的棱峰角度相同。</p><p>　　表1 軋輥機(jī)械加工系統(tǒng)的規(guī)格</p><p>　　圖5 軋輥主軸和刀具形狀（a）電鍍銅棍 （b）金剛石刀具</p><p>　　3.2試驗(yàn)方法和條件</p><p>　　為了在軋輥主軸上加工微復(fù)型棱鏡模式，應(yīng)用圖1（d）和圖6 的加工原理是很有必要的?？傊?，這是車床加工的一種加工機(jī)制，被劃

19、分為軋輥主軸回轉(zhuǎn)角度的多線程加工機(jī)理。刀具起始位置的計(jì)算如公式（5）所示，見于列表2。</p><p>　　圖7顯示了機(jī)械加工的進(jìn)度及每個(gè)棱鏡模式的加工順序。這些棱鏡模式的加工是一步步通過切削加工的，如圖7 （a）所示。例如第八個(gè)棱鏡在第一次被加工完成，接下來棱鏡模式的加工順序?yàn)榈诎?、第六、第十、第二、第四、第五、第九、第三、第七和第一棱鏡。如圖7（c）中所示。</p><p>　　圖6

20、 刀具在輥筒圓周上起始角度的示意圖</p><p>　　表2 刀具起始位置對應(yīng)角度</p><p>　　圖7 加工條件示意圖（a）一步步切削 （b）間距的重疊 （c）加工的順序</p><p>　　表3 加工條件（主軸速度：300轉(zhuǎn)/分，加工進(jìn)給速度：275微米/圈）</p><p>　　棱鏡模式在這個(gè)加工條件下的順序見于列表3。主

21、軸速度為300轉(zhuǎn)/分，加工進(jìn)給速度為275微米/圈. 該機(jī)床進(jìn)給間距，是由一組在每個(gè)加工機(jī)器通過一個(gè)線程單元間距。。第一次通過的切割深度為4.5微米，重疊的2微米間距被認(rèn)為是第一次切削通過時(shí)切削深度與精準(zhǔn)的棱峰角度所獲得的。切削深度以2.5微米的速度，一步一步的成線性增加趨勢。這種復(fù)雜的棱鏡模式一步步的從一次到十次的加工，主要是取決去每個(gè)棱鏡間距和每個(gè)棱鏡的高度。這種加工機(jī)理是使用已經(jīng)被確立起來的多線程機(jī)床加工方法。</p>

22、<p><b>　　4結(jié)果與討論 </b></p><p>　　4.1曲面棱鏡模式 </p><p>　　軋輥主軸如圖 8所示。為了觀察不同條件下大尺寸軋輥主軸加工復(fù)雜的棱鏡圖案（有機(jī)硅樹脂上重復(fù)的結(jié)構(gòu)）。圖 9 顯示的圖像的重復(fù)模式。表面的微加工復(fù)雜的棱鏡模式顯示在圖 9（a）中。無缺陷的棱鏡表面加工有毛刺般的微結(jié)構(gòu)是很令人滿意的。 微復(fù)型棱鏡模式截面

23、圖如：圖 9（b）所示。通過顯微鏡量測所加工的棱鏡節(jié)距及棱峰高度并比較與棱鏡設(shè)計(jì)模式形狀的區(qū)別。特別是，成功加工出最小間距為 5μm的棱峰。由此可見，微復(fù)型棱鏡模式可被加工。</p><p><b>　　4.2切削力 </b></p><p>　　根據(jù)每一個(gè)切削深度量測的切削力，繪制的曲線圖如：圖 10所示。切削力的傳遞隨切削區(qū)域及切削深度的一步步加深而增大的，且切削

24、力是以恒定的速度增加的。換言之，切削力的增加與切削的面積以及切削的深度是成正比例關(guān)系的。然而，切削力隨切削力增長率的減少而減少，切削力切削區(qū)域之間的第九和第十合格通過率下降。</p><p><b>　　4.3切屑 </b></p><p>　　通過掃描式電子顯微鏡觀察切削芯片的特征，如：圖 11所示。每個(gè)芯片創(chuàng)建為流動(dòng)類型。光滑的表面形式在摩擦表面的外面。微褶皺是呈

25、現(xiàn)在芯片的里面，如：圖 11（a）所示，該芯片是在第一道切削工序下制造的，部分芯片的特征是三角形的，這和切削工具的特征很相似。圖11（b）顯示的是切削加工第二道第九道工序所產(chǎn)生芯片的特征，V形是由芯片內(nèi)部產(chǎn)生的，板形是由芯片外部產(chǎn)生的，主要是因?yàn)樾酒c刀具表面的摩擦。 圖 11（c）顯示的是芯片在第十道工序下的切割圖片。單從上述結(jié)果來看，光滑的表面加工及加工條件的考慮，對一般的機(jī)械加工工藝都是適用的。</p><p&

26、gt;　　圖8 軋輥主軸（直徑320毫米，長度1500毫米）</p><p>　　圖9 加工模式的結(jié)果（a）加工模式的表面圖（b）加工模式的截面圖</p><p>　　圖10 切削區(qū)域、切削力及切削深度對應(yīng)關(guān)系的圖表</p><p>　　圖11 微棱鏡模式的芯片的加工方式（a）第一道切削下的芯片</p><p>　?。╞）第二到第九道切削下

27、的芯片（c）第十道切削下的芯片</p><p><b>　　5結(jié)論 </b></p><p>　　1）該研究是根據(jù)加工間距分別為為50，45，40，35，30，25，20，15，10和5 微米、棱峰高度分別為 25.0，22.5，20.0，17.5，15.0，12.5， 10.0，7.5，5.0和2.5微米的微復(fù)型棱鏡模式來完成的。 </p><p

28、>　　2）該機(jī)械加工機(jī)理是采用已經(jīng)確立的機(jī)床加工方法之一的多線程加工方法。機(jī)械加工是使用軋輥主軸圓周上不同位置對應(yīng)固定的刀具作為加工的方法。加工條件是采用一步步的切削方法進(jìn)行優(yōu)化的。 </p><p>　　3）大尺寸的有復(fù)雜棱鏡模式的銅鍍軋輥主機(jī)是通過機(jī)械加工的。而其表面、幾何精度、切削力和芯片需要經(jīng)過審議和分析。 </p><p>　　4）這一研究成果可用于加工軋輥主機(jī)和生產(chǎn)高效率

29、的復(fù)雜棱鏡模式的光學(xué)薄膜。</p><p>　　參考文獻(xiàn) [1] JAFRI R, HASAN W, SHAHZAD M. Current trends in electronic display technology[J]. Journal of Information and Communication Technology, 2008, 2(1): 68?75.</p><p>　

30、　[2] MIN J H. Backlight unit: USA 0130880[P]. 2004?07?08.</p><p>　　[3] YANAGI E, FUKUNISH T, SHOJI O. Back lighting device for a liquid crystal panel: USA 4937709[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[4] SH

31、IM Y S, CHO S M. Prism sheet of back light unit for LCD: USA 0097708[P]. 2007?05?03.</p><p>　　[5] WANG K H, LIN D, KO Y C. Luminance enhancement optical substrates: USA 0049451[P]. 2008?02?28.</p><

32、;p>　　[6] WANG K H, LIN C, KO D Y C. Moire reducing optical substrates with irregular prism structures: USA 0010594[P]. 2007?01?11.</p><p>　　[7] NEMOTO A, SASUGA M. LCD having a pattern for preventing a wa

33、vy brightness irregularity at the edges of the screen due to drive elements or tape carrier packages: USA 6456344[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[8] CAMPBELL A B. Optical film: USA 7278771[P]. 2001?01?02.</p>

34、;<p>　　[9] NILSEN R B. Retroreflective prism structure with windows formed thereon: USA 5565151[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[10] DAVIES M A, EVANS C J, PATTERSON S R. Application of precision diamond mac

35、hining to the manufacture of micro-photonics components[C]//Collection of Scientific Conference. 2003: 94?108.</p><p>　　[11] RIZVI N, GREUTERS J, DALLIMORE J. Laser micromachiningnew techniques and developme

36、nts[C]//Collection of Scientific Conference. 2000: 278?287.</p><p>　　[12] CHO K H, YOON K H. Direct surface forming—New polymer processing technology for large light guide of TFT-LCD module[J]. Korea-Austral

37、ia Rheology Journal, 2003, 15(4): 167?171.</p><p>　　[13] KIM J S, KO Y B, HWANG C J. Fabrication of micro injection mold with modified LIGA micro-lens pattern and its application to LCD-BLU[J]. Korea-Austral

38、ia Rheology Journal, 2007, 19(3):165?169.</p><p>　　[14] OK C H, HAN J M. The study of high brightness prism patterned LGP using optical simulation analysis[J]. Transactions on Electrical and Electronic Mater

39、ials, 2007, 8(4): 178?181.</p><p>　　[15] CHAU C W, LERNER J M. Method of making liquid crystal display system: USA 5735988[P]. 2001?01?02.</p><p>　　[16] WU C H, LU C H. Fabrication of an LCD lig

40、ht guide plate using closed-die hot embossing[J]. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2008, 18: 035006.</p><p>　　[17] AKIYAMA T, KATO S. Precision roll turning lathe: USA 0011132[P]. 2008?01?17.&

41、lt;/p><p>　　[18] PAKRER J R, MCCOLLUM T A. Methods of making a pattern of optical element shapes on a roll for use in making optical elements on or in substrates: USA 0135273[P]. 2004?07?15.</p><p>

42、;　　[19] OLCZAK E, LIANG E W. Method and apparatus for fabricating a light management substrates: USA 0120136[P]. 2004?06?24.</p><p>　　[20] HAYASHI S R, MEYERS M M. Method of aligning a cutting tool:USA 01137

43、13[P]. 2007?05?24.</p><p>　　[21] CHOI D S, JE T J, YOO Y E, YOON J S. A study on the high aspect ratio pattern roll master fabrication technologies[C]//European Society for Precision Engineering and Nanotech

44、nology International Conference. Zurich, 2008.</p><p>　　[22] PARK S C, JE T J. A study on micro prism pattern roll master processing using cutting method of multiple screw thread[C]//The Korean Society of Ma