一種在ps導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于導光板領(lǐng)域，尤其涉及一種在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著液晶顯示器的彩色化和大型化，其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛，如筆記本電腦、各種臺式電腦及液晶電視等，由于液晶本身不能發(fā)光，因而需利用光源系統(tǒng)作為液晶顯示器的光源，如背光模組，其中，導光板是背光模組中的重要組件，主要用于引導自光源發(fā)出光束的傳輸方向，將線光源或點光源轉(zhuǎn)變成面光源。
[0003]為了提高光線射出的均勻性，一般在導光板表面設(shè)置多個網(wǎng)點、微點陣圖案或微納結(jié)構(gòu)，用于破壞光束在導光板內(nèi)部傳輸?shù)娜瓷錀l件，從而使其散射以提高導光板出射光束的均勻性，進而提高背光模組的整體光學性能。
[0004]用于制作導光板的材料主要是PMMA、PS、PC等光學性能良好的材料。其制作方式通常是首先采用注射成型或擠出成型等工藝制備出導光板基材，然后在導光板基材上制備網(wǎng)點、微點陣圖案或微納結(jié)構(gòu)。目前，導光板上微納結(jié)構(gòu)的制備方法主要是激光雕刻法，激光雕刻法又分為兩種:一種是采用激光直接在導光板基材上雕刻出微納結(jié)構(gòu)，該方法的缺點是生產(chǎn)效率低、成本高；另一種方法是首先采用激光在硅上雕刻母版，然后采用電鑄技術(shù)制備鎳工作模板，再將鎳工作模板從硅雕刻模板上剝離，采用模壓的方式將鎳工作模板上的微納結(jié)構(gòu)壓入到導光板上，從而在導光板基材表面獲得與母版一致的微納結(jié)構(gòu)，其缺點是母版的制備費用昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法，旨在同時解決現(xiàn)有技術(shù)在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)成本高、生產(chǎn)效率低、污染環(huán)境、且微納結(jié)構(gòu)耐久性和耐擦性不好的問題。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法，包括下述步驟:
[0007]計算機設(shè)計微納結(jié)構(gòu)平面投影圖，將所述微納結(jié)構(gòu)平面投影圖使用噴墨打印機打印于銅箔上；
[0008]將所述印有微納結(jié)構(gòu)平面投影圖的銅箔在三氯化鐵刻蝕液中刻蝕得到銅箔模型，將所述銅箔模型在丙酮、酒精組成的混合溶劑中進行浸泡處理；
[0009]在所述經(jīng)過浸泡處理的銅箔模型上依次電鍍鉻金屬層和鎳金屬層，獲得具有所述微納結(jié)構(gòu)的工作模板；
[0010]采用熱壓處理將所述工作模板的微納結(jié)構(gòu)壓入PS導光板表面；
[0011]其中，所述噴墨打印機的精度為1000-3000dpi，且所述噴墨打印機使用防水油墨進行打印。
[0012]本發(fā)明提供的在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法，采用打印的方式獲得微納結(jié)構(gòu)圖，大大減少了油墨溶劑的揮發(fā)，不會造成環(huán)境污染，符合環(huán)保理念；同時采用計算機和打印機直接控制，可精確制備形狀可調(diào)的微納結(jié)構(gòu)，免去了繁瑣的制版工序，避免了不同導光板制版規(guī)格帶來的限制。此外，本發(fā)明提供的在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法，可根據(jù)刻蝕時間長短靈活調(diào)整微納結(jié)構(gòu)模板的高度，同時生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高，獲得的微納結(jié)構(gòu)耐久性和耐擦性好。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明實施例提供了一種在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的方法，包括下述步驟:
[0015]S01.計算機設(shè)計微納結(jié)構(gòu)平面投影圖，將所述微納結(jié)構(gòu)平面投影圖使用噴墨打印機打印于銅箔上；
[0016]S02.將所述印有微納結(jié)構(gòu)平面投影圖的銅箔在三氯化鐵刻蝕液中刻蝕得到銅箔模型，將所述銅箔模型在丙酮、酒精組成的混合溶劑中進行浸泡處理；
[0017]S03.在所述經(jīng)過浸泡處理的銅箔模型上依次電鍍鉻金屬層和鎳金屬層，獲得具有所述微納結(jié)構(gòu)的工作模板；
[0018]S04.采用熱壓處理將所述工作模板的微納結(jié)構(gòu)壓入PS導光板表面；
[0019]其中，所述噴墨打印機的精度為1000_3000dpi，且所述噴墨打印機使用防水油墨進行打印。
[0020]具體的，本發(fā)明實施例步驟SOl中，采用計算機設(shè)計微納結(jié)構(gòu)平面投影圖，一方面，所述微納結(jié)構(gòu)平面投影圖的形狀可調(diào)性好，可精確設(shè)計微納結(jié)構(gòu)的形狀；另一方面，使用計算機設(shè)計微點陣圖案，可免去繁瑣的制版工序，節(jié)約了時間，提高了效率，更重要的是，在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)時，不需要對每一種微納結(jié)構(gòu)PS導光板都設(shè)計一個母版，從而去除了制版規(guī)格的限制，實現(xiàn)了在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)的靈活性。
[0021]本發(fā)明實施例中，所述噴墨打印機使用防水油墨將所述微納結(jié)構(gòu)平面投影圖打印于銅箔上，所述防水油墨為本領(lǐng)域內(nèi)常用的防水油墨。具體的，所述防水油墨為油性聚氨酯油墨、油性環(huán)氧樹脂油墨中的一種。該優(yōu)選的防水油墨防水性好，打印得到的微納結(jié)構(gòu)圖案不溶于水。
[0022]本發(fā)明實施例中，采用高精度的噴墨打印機進行打印，采用所述噴墨打印機的精度為1000-3000dpi。本發(fā)明實施例首次嘗試在PS導光板上通過打印實現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的制備，采用精度為1000-3000dpi高精度噴墨打印機，可實現(xiàn)所述微點陣圖案尺寸更小化、精度更高化，從而在PS導光板上獲得導光性能良好的微納結(jié)構(gòu)；另一方面，作為進一步優(yōu)選實施例，采用打印技術(shù)實現(xiàn)所述PS導光板制備微納結(jié)構(gòu)，可大大減少油墨溶劑的揮發(fā)，避免環(huán)境污染，符合環(huán)保理念。
[0023]采用銅箔刻蝕模板被廣泛應(yīng)用于電路板印刷領(lǐng)域。本發(fā)明實施例中，首次采用銅箔作為PS導光板微納結(jié)構(gòu)，一方面，所述銅箔能夠通過打印、刻蝕形成精細的銅箔微納結(jié)構(gòu)模型；另一方面，所述銅箔微納結(jié)構(gòu)能夠很好地實現(xiàn)PS導光板的散射功能。
[0024]本發(fā)明實施例步驟S02中，將所述印有微納結(jié)構(gòu)平面投影圖的銅箔在三氯化鐵刻蝕液中刻蝕得到銅箔模型。所述三氯化鐵刻蝕液的濃度對刻蝕得到的銅箔模型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率影響較大，若濃度太高，容易造成刻蝕過度，得不到邊緣形狀較好的銅箔模型；若濃度過低，則刻蝕效率低。作為優(yōu)選實施例，所述三氯化鐵刻蝕液的濃度為0.1-lmol/L。
[0025]所述刻蝕的時間對微納結(jié)構(gòu)的尺寸影響很大。若刻蝕時間長，則獲得的微納結(jié)構(gòu)厚度厚、尺寸能更精細；若蝕刻時間短，則獲得的微納結(jié)構(gòu)厚度相對薄。但是，但蝕刻時間過長，則容易產(chǎn)生過度刻蝕；若蝕刻時間過短，則容易造成微納結(jié)構(gòu)尺寸不夠。優(yōu)選的，所述銅箔模型在三氯化鐵刻蝕液中刻蝕5-60分鐘。
[0026]所述浸泡處理是為了清除獲得的所述銅箔模型表面的打印油墨，進而獲得純潔的銅箔模型。本發(fā)明實施例采用丙酮、酒精組成的混合溶劑進行浸泡處理，能高效、優(yōu)質(zhì)的清除銅箔模型表面的打印油墨，而不會對銅箔模型本身造成影響。作為優(yōu)選實施例，所述丙酮、酒精組成的混合溶劑中，所述丙酮和酒精的體積比為1:(0.5-2)。所述浸泡處理的時間以能有效除去所述銅箔模型表面的打印油墨為準，優(yōu)選的，當采用丙酮和酒精的體積比為I: (0.5-2)的混合溶劑時，所述浸泡處理的時間約為30min。
[0027]本發(fā)明實施例步驟S03中，在所述經(jīng)過浸泡處理的銅箔模型上依次電鍍鉻金屬層和鎳金屬層形成具有所述微納結(jié)構(gòu)的工作模板。所述鉻金屬層和鎳金屬層作為銅箔的保護層，可提高本發(fā)明實施例所述微納結(jié)構(gòu)的硬度、耐磨性和抗腐蝕性，從而在保證質(zhì)量的前提下、提高其使用壽命。所述鉻金屬層和鎳金屬層的厚度優(yōu)選為0.1-1um0當厚度過薄時，所述微納結(jié)構(gòu)的硬度和耐磨性不夠；倘若厚度過厚，則增加了電鍍技術(shù)的難度，同時生產(chǎn)成本增加。本發(fā)明實施例提供的所述微納結(jié)構(gòu)的工作模板，可直接壓入PS導光板中，與現(xiàn)有微納結(jié)構(gòu)模板的制備相比，不再需要將鎳金屬層進行剝離后壓入導光板，進而簡化了生產(chǎn)流程，并保證了微納結(jié)構(gòu)免受剝離、避免剝離可能造成的結(jié)構(gòu)破損。
[0028]本發(fā)明實施例步驟S04中，采用熱壓處理將所述工作模板的微納結(jié)構(gòu)壓入PS導光板表面，采用直接壓印的方式在PS導光板上制備微納結(jié)構(gòu)，與通過絲印方式將油墨直接印到導光板上比，可以使得所述微納結(jié)構(gòu)具有更好的附著力，且耐磨性和耐擦性更好。
[0029]所述熱壓處理過程中，由于一方面，所述熱壓溫度與PS板材料的熔點有很大影響，根據(jù)PS板的可能熔點范圍，該溫度范圍能夠在PS板接近熔點時，很好的將工作模板上微納結(jié)構(gòu)壓進PS板；另一方面，壓力過高會破壞PS導光板的微納結(jié)構(gòu)，壓力過低，則所述微納結(jié)構(gòu)不能壓進PS導光板。為了獲得熱壓效果好、微納結(jié)構(gòu)散射性能不受影響的PS導光板，發(fā)明人經(jīng)過同時對熱壓處理時間和壓力的反復研宄，所述熱壓處理的具體方法優(yōu)選為:將所述熱壓工作模板安裝在模壓機滾筒上，在100-180°c溫度下對PS導光板基材表面施加0.5-3Mpa的壓力，運轉(zhuǎn)滾筒進行模壓。
[0030]作為優(yōu)選實施例，所述模壓機為無版縫模壓機。采用無版縫模壓機，一方面，可避免有版縫模壓機工作時、生產(chǎn)的導光板上微納結(jié)構(gòu)不均勻的問題；另一方面，可避免有版縫模壓機時，版縫處需要裁減造成的浪費。
[0031]作為優(yōu)選實施例，為了同時保證良好的微納結(jié)構(gòu)質(zhì)量和獲得生產(chǎn)效率，所述滾筒的運轉(zhuǎn)速度優(yōu)選為30-50m/min。本發(fā)