紫外光固化树脂除气制程与装置

摘要

本发明公开了一种紫外光固化树脂除气装置与制程，主要是对由紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件，通过热烘烤、分离与真空泵排气等装置，对该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件提供高温烘烤、真空排气与残留物回收等除气制程，可从该微透镜阵列元件中，移除该紫外光固化树脂中残留的小分子物质，达到让该微透镜阵列元件完全定型的目的，并达到大幅节能、高度环保与高效经济的目的。

权利要求

1.一种紫外光固化树脂除气装置，其特征在于，包括：

烘烤单元，用于烘烤紫外光固化树脂并从中排出残留物，然后将残留物与环境气体导入分离单元；所述烘烤单元具有热烘烤空间与第一排气口，该热烘烤空间内设有由紫外光固化树脂形成的微透镜阵列元件，并通过第一排气口与分离单元控制连通；

分离单元，用于从残留物与环境气体中分离出残留物；所述分离单元具有通过连接阀与第一排气口连接的第二进气口、通过连接阀与真空泵排气单元连接的第二排气口、残留物回收容器以及通过连接阀与该残留物回收容器连接的残留物回收口，该残留物经分离单元分离后，通过残留物回收口取出，并收集于该残留物回收容器内；

真空泵排气单元，用于抽吸环境气体与残留物进入分离单元，以及排放环境气体；包括真空泵，所述真空泵设置有第三进气口和第三排气口，所述第三进气口通过连接阀与第二排气口连接；所述第三排气口用于排放环境气体；

若干个连接阀，所述连接阀包括输送管与设置在输送管上的开关阀，其中输送管分别用于烘烤单元与分离单元、分离单元与真空泵排气单元以及残留物回收口与残留物回收容器的连接，开关阀用于控制输送管的流通。

2.根据权利要求1所述的紫外光固化树脂除气装置，其特征在于所述分离单元选自冷凝器，所述残留物经冷却液化后分离，通过残留物回收口取出，并收集于该残留物回收容器内。

3.根据权利要求1所述的紫外光固化树脂除气装置，其特征在于所述分离单元选自过滤器，所述过滤器内设置滤网，该滤网可容许环境气体通过，并截留残留物，并将该残留物截留收集于该残留物回收容器内，所述环境气体通过连接阀进入该真空泵排气单元内。

4.根据权利要求1所述的紫外光固化树脂除气装置，其特征在于所述微透镜阵列元件,从上到下依次由透明玻璃、ITO透明电极层与微透镜阵列所构成。

5.根据权利要求4所述的紫外光固化树脂除气装置，其特征在于所述微透镜阵列选自柱镜结构、或透镜结构。

6.根据权利要求1所述的紫外光固化树脂除气装置，其特征在于所述烘烤单元为热烘烤箱。

7.一种紫外光固化树脂除气方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件进行热烘烤制程,通过热扰动将紫外光固化树脂中未参与反应的残留物，从大分子的聚合物的间隙中，移除至紫外光固化树脂外，根据对所述紫外光固化树脂作热重分析，以获得所述热烘烤制程的烘烤温度与烘烤时间；

(2)将残留物和热烘烤制程过程中的环境气体进行分离，获取并收集该残留物；

(3)将环境气体排放。

8.根据权利要求7所述的紫外光固化树脂除气方法，其特征在于所述步骤(2)的分离方法是冷凝液化分离或者通过滤网截留分离。

说明书

紫外光固化树脂除气制程与装置

技术领域

[0001] 本发明属于液晶柱状透镜阵列量产的技术领域，尤其是针对微透镜阵列元件的量产，涉及一种紫外光固化树脂除气制程与装置，达到大幅节能、高度环保与高效经济的目的。

背景技术

[0002] 如图1所示，为公知由紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件的示意图。该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件(Micro Lens Array Device Composed of UV Curable Resin)10,是由一透明玻璃11、一ITO透明电极层12与一微透镜阵列13所构成。该微透镜阵列13，是由柱镜(Cylindrical Lens)结构、或透镜结构(未图标)所构成，一般是通过紫外光固化卷对面制程(UV Curable Roll-to-Plate Manufacturing Process)、或紫外光固化面对面制程(UV Curable Plate-to-Plate Manufacturing Process)，藉由液态树脂的成型，将上述柱镜、或透镜结构，装置于该透明玻璃11与该ITO透明电极层12之上。

[0003] 如图2所示，为公知紫外光固化树脂固化原理的示意图(请参阅https://en.w ikipedia.org/wiki/Photopolymer)。如众所周知，紫外光固化树脂主要是由单体(Monomer)、低聚物(Oligomer)、光引发剂(Photoinitiator)等材料所构成。该紫外光固化树脂的固化原理20，是对该液态紫外光固化树脂，通过紫外线的照射，让该光引发剂于吸收紫外光后，产生活性自由基(Free Radical)或阳离子(Cationic)，以引发单体双键聚合(Polymerization by Double Bond)、交联(Crosslinking)和接支(Grafting)等化学反应，使紫外光固化树脂在数秒钟内，达到由液态转化为固态的固化化学反应。

[0004] 由于，材料成份的组成与厚度、紫外光曝光条件、温度、压力、湿度等因素的影响，该紫外光固化树脂的固化反应，可能发生反应不完全的现象、甚至引发聚合物裂解的现象，以致让未参与反应的光引发剂、单体、破损分裂的聚合物、与水分，残留于已紫外光固化的树脂内。上述残留物的成分比率，必须受工业标ASTM(American Society for Testingand Materials)所规范。另外，于液晶柱状透镜阵列的量产，由于存在配向液高温烘烤的制程，该残留物必须事先去除，否则会因高温产生气体释放(Out-Gassing)的现象，使得被释放得残留物，污染配向液与更后段液晶滴下制程中的液晶材料。一般，主要是通过长时间高温热烘烤的方法，以达到去除紫外光固化树脂内残留物的目的。

[0005] 如图3所示，为公知紫外光固化树脂除气制程的示意图。该紫外光固化树脂除气制程30,主要包括有高温烘烤制程31、氮气除氧制程32、与气体排放制程33。

[0006] 该高温烘烤制程31，主要是提供一适当之温度，于一般的大气环境下，对紫外光固化树脂进行适当时间的热烘烤制程。由于高温下，物质产生热扰动现象，对于具小分子量的光引发剂、单体、破损分裂的聚合物、与水分等残留物，藉由热扰动，可由具大分子量聚合物的间隙中，逃逸至大气中。另外，根据对该紫外光固化树脂作热重分析(TGA,thermalgravimetric analysis)，以取得该烘烤温度与时间。

[0007] 该氮气除氧制程32是伴随该高温烘烤制程31，通过氮气填充热烘烤空间(无图示)的方法，以排除热烘烤空间中的氧气，以防止产生黄化的现象。另外，气体排放制程33，主要是将被释放的残留物与氮气，从该热烘烤空间中，排放于该热烘烤空间外。

[0008] 上述该公知紫外光固化树脂除气制程，基于量产性，需使用相当大体积的热烘烤空间，以进行长时间的高温烘烤、大量的氮气充填、与气体排放。其中，长时间的高温烘烤，会导致耗能、高成本的缺失；大量的氮气充填，则导致高成本的缺失；而残留物的排放，则导致环境大气污染的缺失。

发明内容

[0009] 本发明公开了一种紫外光固化树脂除气装置与制程，主要是对由紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件，通过热烘烤、分离与真空泵排气等装置，对该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件提供高温烘烤、真空排气与残留物回收等除气制程，可从该微透镜阵列元件中，移除该紫外光固化树脂中残留的小分子物质，达到让该微透镜阵列元件完全定型的目的，并达到大幅节能、高度环保与高效经济的目的。

[0010] 本发明的主要目的在于提供一种紫外光固化树脂除气装置，包括：

[0011] 烘烤单元(Unit)，用于烘烤紫外光固化树脂并从中排出残留物，然后将残留物与环境气体导入分离单元；该单元具有热烘烤空间与第一排气口，该热烘烤空间内设有由紫外光固化树脂形成的微透镜阵列元件，并通过第一排气口与分离单元控制连通；

[0012] 分离单元，用于从残留物与环境气体中分离出残留物；该单元具有通过连接阀与第一排气口连接的第二进气口、通过连接阀与真空泵排气单元连接的第二排气口、残留物回收容器以及通过连接阀与该残留物回收容器连接的残留物回收口，该残留物经分离单元分离后，通过残留物回收口取出，并收集于该残留物回收容器内；

[0013] 真空泵排气单元，用于抽吸环境气体与残留物进入分离单元，以及排放环境气体；包括真空泵，所述真空泵设置有第三进气口和第三排气口，所述第三进气口通过连接阀与第二排气口连接；所述第三排气口用于排放环境气体；

[0014] 若干个连接阀，所述连接阀包括输送管与设置在输送管上的开关阀，其中输送管分别用于烘烤单元与分离单元、分离单元与真空泵排气单元以及残留物回收口与残留物回收容器的连接，开关阀用于控制输送管的流通。

[0015] 优选的技术方案中，所述分离单元选自冷凝器，所述残留物经冷却液化后分离，通过残留物回收口取出，并收集于该残留物回收容器内。

[0016] 优选的技术方案中，所述分离单元选自过滤器，所述过滤器内设置滤网，该滤网可容许环境气体通过，并截留残留物，并将该残留物截留收集于该残留物回收容器内，所述环境气体通过连接阀进入该真空泵排气单元内。

[0017] 优选的技术方案中，所述微透镜阵列元件,从上到下依次由透明玻璃、ITO透明电极层与微透镜阵列所构成。

[0018] 优选的技术方案中，所述微透镜阵列选自柱镜结构、或透镜结构。

[0019] 优选的技术方案中，所述烘烤单元为热烘烤箱。

[0020] 本发明的另一目的在于一种紫外光固化树脂除气方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0021] (1)在适当的温度条件下，对该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件进行适当时间的热烘烤制程,通过热扰动将紫外光固化树脂中未参与反应的残留物，从大分子的聚合物的间隙中，移除至紫外光固化树脂外；

[0022] (2)将残留物和热烘烤制程过程中的环境气体进行分离，获取并收集该残留物；

[0023] (3)将环境气体排放。

[0024] 优选的技术方案中，所述步骤(2)的分离方法是冷凝液化分离或者通过滤网截留分离。

[0025] 本发明提供了一种紫外光固化树脂除气装置，其特征在于包括：

[0026] 烘烤单元，由热烘烤箱所构成，用以清除紫外光固化树脂中的残留物所构成，具有一热烘烤空间与第一排气口，该热烘烤空间内，可装置紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件与含有氧气与氮气的环境气体,主要是提供一适当之温度，对该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元进行适当时间的热烘烤制程,可将未参与反应的光引发剂、单体、破损分裂的聚合物、与水分等残留物，藉由热扰动，从大分子的聚合物的间隙中，移除至紫外光固化树脂外，另外，环境气体与该残留物，是通过该连接阀，以进入该分离单元。；

[0027] 分离单元，由冷凝器所构成，用以分离该残留物，具有第二进气口、第二排气口、残留物回收口与残留物回收容器，其中，该第二进气口是通过该连接阀与该烘烤单元的第一排气口连接；该第二排气口是通过该连接阀与该真空泵排气单元的第三进气口连接；该残留物回收口是通过该连接阀与该残留物回收容器连接；该冷凝器，可藉由液态氮、或者是干冰等制冷剂，以冷却液化并分离该残留物，该残留物则可通过该残留物回收口以取出，并收集于该残留物回收容器内；

[0028] 真空泵排气单元，由真空泵所构成，用以抽取该环境气体与该残留物，并排放该环境气体，具有第三进气口、与第三排气口，可提供一适当之真空度，用以抽取该烘烤单元与该分离单元中的环境气体与残留物，并由第三排气口排放该环境气体；以及[0029] 若干个连接阀，主要是由输送管与开关阀所构成，用以连接该烘烤单元、该分离单元与该真空泵排气单元，以及连接该残留物回收容器，该开关阀则是用以控制该输送管的流通。

[0030] 优选的技术方案中，所述分离单元，可由过滤器所构成，该过滤器具有一滤网，可滤除该残留物，并将该残留物收集于该残留物回收容器内，另外，该滤网可让该环境气体通过，并通过该连接阀，以进入该真空泵排气单元内。

[0031] 优选的技术方案中，所述微透镜阵列元件,是由透明玻璃、ITO透明电极层与微透镜阵列所构成。

[0032] 优选的技术方案中，所述微透镜阵列，是由柱镜结构、或透镜结构所构成。

附图说明

[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图及实施方式。

[0034] 图1所示，为公知由紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件的示意图；

[0035] 图2所示，为公知紫外光固化树脂固化原理的示意图；

[0036] 图3所示，为公知紫外光固化树脂除气制程的示意图；

[0037] 图4所示，为本发明不同除气条件下TGA数据比较的示意图；

[0038] 图5a、5b所示，为本发明样品三在无恒温、常压条件下TGA曲线示意图；

[0039] 图5c、5d所示，为本发明样品二在恒温、常压条件下TGA曲线示意图；

[0040] 图5e、5f所示，为本发明样品一在恒温、低真空条件下TGA曲线示意图；

[0041] 图6所示，为本发明紫外光固化树脂除气装置的示意图；

具体实施方式

[0042] 不同于前述传统以热烘烤与氮气排氧的除气制程(Out-Gassing Process)，本发明是以真空热烘烤制程，无需采用大量的氮气使用，即可达到短时间内去除紫外光固化树脂中残留的小分子物质。另外，透过冷凝、或者过滤的制程，可自空气中，滤除并回收该残留物，达到环保之目的。

[0043] 如图4所示，为本发明不同除气条件下TGA数据比较的示意图。对于同样紫外光固化树脂的三种样本，先进行如该表所示除气处理后，再进行TGA量测。亦即，对于样本一，不作真空高温烘烤；对于样本二，只进行2小时160℃的热烘烤；对于样品三则同时进行低度真空与高温烘烤，热烘烤的条件与样本二同。TGA量测的结果，如图5a-5f所示。很清楚，同时经过真空与热烘烤的样品三，具有最佳的除气效果。

[0044] 如图6所示，为本发明紫外光固化树脂除气装置与制程的示意图。该紫外光固化树脂除气装置与制程50，主要包括有烘烤单元51、分离单元52、真空泵排气单元53与若干个连接阀54。

[0045] 该烘烤单元51，是由一般的热烘烤箱所构成，用以清除紫外光固化树脂中的残留物。具有热烘烤空间51a与第一排气口51b，该热烘烤空间51a内，可装置紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件51c与含有氧气与氮气的环境气体51d,主要是提供一适当之温度，对该紫外光固化树脂所构成的微透镜阵列元件51c进行适当时间的热烘烤制程,可将未参与反应的光引发剂、单体、破损分裂的聚合物、与水分等残留物51e，藉由热扰动，从大分子的聚合物的间隙中，移除至紫外光固化树脂外。另外，环境气体51d与该残留物51e，是通过该连接阀54，以进入该分离单元52。

[0046] 该分离单元52，是由一般的冷凝器52a所构成，用以分离该残留物51e。具有第二进气口52b、第二排气口52c、残留物回收口52d与残留物回收容器52e。其中，该第二进气口52b是通过该连接阀54与该烘烤单元51的第一排气口51b连接；该第二排气口52c是通过该连接阀54与该真空泵排气单元53的第三进气口53a连接；该残留物回收口52d是通过该连接阀54与该残留物回收容器52e连接；该冷凝器，可藉由液态氮、或者是干冰等制冷剂，以冷却液化并分离该残留物51e，该残留物51e则可通过该残留物回收口52d以取出，并收集于该残留物回收容器52e内。另外，该分离单元52，亦可由一般的过滤器52a所构成，该过滤器具有一滤网，可滤除该残留物51e，并将该残留物51e，收集于该残留物回收容器52e内。另外，该滤网可让该环境气体51d通过，并通过该连接阀54，以进入该真空泵排气单元53内。

[0047] 该真空泵排气单元53，是由一般真空泵所构成，用以抽取该环境气体51d与该残留物51e，并排放该环境气体51d。具有第三进气口53a、与第三排气口53b，可提供一适当之真空度，用以抽取该烘烤单元51与该分离单元52中的环境气体51d与残留物51e，并由该排气口53b排放该环境气体51d。

[0048] 该若干个连接阀54，主要是由输送管与开关阀所构成，用以连接各装置51、52、53以及连接该残留物回收容器52e。该开关阀则是用以控制该输送管的流通。