一种转印扩散膜的制备方法与流程

1.本发明涉及扩散膜制备技术领域，尤其涉及一种转印扩散膜的制备方法。


背景技术：

2.扩散膜是是应用于液晶显示器的背光模组中最非常重要的光学膜之一，其主要的功能是将背光中光源发射出来的光进行分散匀化，为达到光线均匀分散的条件，其利用树脂、pet、有机粒子之间的折射率差，有机粒子的填充、漫反射功能，将光线分散，并具有一定的雾度以遮蔽灯影；
3.为了达到良好的光线散射跟遮蔽效果，一般会采用如下办法制备扩散膜：先将溶剂型树脂胶水跟有机粒子、固化剂、助剂按照一定比例配成涂液，将此涂液涂到pet表面，经过烘箱把溶剂挥发后，固化成型，在pet表面形成一层带有有机粒子的胶层，即为扩散膜。
4.专利号cn106908871a公开了一种液晶显示器中背光源使用的扩散膜，尤其涉及一种转印扩散膜的制备方法。为了解决现有扩散膜的制备工艺要求精密的涂布设备及使用大量有机溶剂的问题，本发明提供一种转印扩散膜的制备方法。所述制备方法包括下述步骤：(1)制备转印模板：在基材层的表面涂布聚氨酯层，在聚氨酯层的表面涂布无溶剂型紫外固化树脂胶水，贴上扩散膜并经过uv照射后，剥离扩散膜，无溶剂型紫外固化树脂胶水形成凹面结构；(2)在基材层的两个表面分别涂布第一聚氨酯层和第二聚氨酯层；在第一聚氨酯层的表面涂布无溶剂型紫外固化树脂胶水，贴上步骤(1)得到的转印模板，经过uv照射后，剥离转印模板，得到转印扩散膜。该制备方法工艺简单、易实现。
5.现有技术存在以下不足：现有扩散膜制备时，由于微结构模具的机械性能差，从而在制备过程中当模具受外力碰撞时，内部的扩散膜容易断裂，制备过程中扩散膜得不到良好的保护，且扩散膜的制备材料单一，成型后的扩散膜抗拉伸以及耐磨性差，使用寿命短。


技术实现要素：

6.本发明针对现有技术的不足，提供了一种转印扩散膜的制备方法。
7.本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种转印扩散膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
8.s1：改性微结构模具预制
9.a、滴加光刻胶后通过硅片甩胶，取下硅片并依次烘干、通过紫外光照射、曝光、二次烘干后显影并清洗得到光刻母模板；
10.b、配置聚二甲基硅氧烷抽真空后，浇注在光刻母膜板上，放于真空干燥烘箱中固化，聚二甲基硅氧烷固化脱模后得到改性微结构模具；
11.s2：扩散膜制备
12.c、低聚物、单体、光引发剂和添加剂按照比例，通过均匀混合、抽真空以及静置后得到光固化物料；
13.d、光固化物料均匀涂敷在基材上，用改性微结构模具压印，并通过紫外光源照射
使光固化物料固化在基材表面得到具有表面微结构的转印扩散膜。
14.优选的，步骤s1中，光刻胶滴加到硅片的正中间区域，静置1min开始甩胶，第一转速500rad/min，持续10s，第二转速2000rad/min，持续30s。
15.优选的，步骤s1中，硅片第一次烘干选用温度65℃以及100℃的烘胶台，先于65℃条件热烘1min，然后换至100℃热烘5min。
16.优选的，步骤s1中，显影时，硅片置于显影液中，显影1.5min后取出，采用异丙醇溶液和去离子水淋洗硅片表面，再用压缩空气吹干。
17.优选的，步骤s1中，聚二甲基硅氧烷按聚合体与固化剂10:1的重量比例配置，配置后抽真空处理，真空干燥烘箱常温抽气1h，然后提高烘箱温度为150℃，静置10min。
18.优选的，所述聚二甲基硅氧烷物料所处环境室温常温为25-30℃，置于真空状态的烘箱36h。
19.优选的，所述基材为pc薄膜。
20.优选的，所述低聚物、单体、光引发剂和添加剂的配比为1:1:0.2:0.3。
21.优选的，所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯，所述添加剂为流平剂。
22.优选的，所述单体为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
23.本发明的有益效果：
24.1、本发明通过低聚物、单体、光引发剂和添加剂制备光固化物涂敷在基材后，再通过改性微结构模具压印成型，有效提高扩散膜的抗拉伸性以及耐磨性，延长扩散膜的使用寿命；
25.2、本发明通过改性微结构模具压印成型扩散膜，在制备过程中，成型制品都具有弹性，在机械振动和冷热循环等恶劣环境中，能够抗震与减缓机械震动，保证扩散膜不被破坏，并且可多次重复使用。
附图说明
26.图1为本发明的改性微结构模具的工艺流程图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.请参阅图1所示，本实施例所述一种转印扩散膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
30.模具加工：通过金刚石切削法、激光直写法或光刻翻印法加工模具，其中，
31.(1)金刚石切削法：在加工时对基板的平整度有很高要求，刀具的振动和惯性误差也会导致制品的尖锐特征被破坏，使得所加工的微结构阵列出现较大的误差，严重影响微结构阵列的成型精度和最终性能；
32.(2)激光直写法：加工成本高，而且由于其自身工艺限制，难以成型高面形一致性的微结构单元；
33.(3)光刻翻印法：精度高、成本低，本实施例中，优选光刻翻印法作为模具加工方式。
34.材料选择：模具所选材料为有机硅橡胶，有机硅橡胶是一种具有弹性体性能的高分子有机硅化合物一聚二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷材料具有良好的物理性能和化学性能，具体如下：
35.(1)脱膜性，成型元件表面能较低，表面光滑疏水，产品易脱膜；
36.(2)阻燃性，在ul94测试标准下，其可燃性等级为v-1；
37.(3)低应力保护，配方合理的条件下，无论厚薄，成型制品都具有弹性，在机械振动和冷热循环等恶劣环境中，能够抗震与减缓机械震动，保证元器件不被破坏；
38.(4)优良的光学性能，可用于要求透明的场合，可对元件实现裸视检查；
39.(5)稳定性，服务温度范围在-45-200℃之间，抗解聚，在较大温度变化范围中都能保持弹性与柔初性；
40.(6)低毒性，在常规的工业操作中，无需特殊的通风条件，不会产生腐蚀，无特别的注意事项；
41.(7)环保性，其固化反应属于加成反应，在此过程中体系无溶剂和副产物，产热收缩小，没有污染，有利于环保。
42.同时，聚二甲基硅氧烷还具有较强的耐辐射性能，高真空状态下的低漏气性，良好的耐久性，能够在经过多次使用过后依旧保持完好，综合上述性能，可以得出聚二甲基硅氧烷适用作为微结构模具的材料。
43.改性模具的制备步骤如下：
44.(1)将洁净的硅片放置于匀胶机吸盘正中间，开启吸盘固定住硅片，吸取su-82015光刻胶滴加到硅片的正中间区域，静置1min开始甩胶，第一转速500rad/min，持续10秒，第二转速2000rad/min，持续30秒，用转速来控制光刻胶的厚度，取下甩胶后的硅片，置于热板上进行前烘，预备两台烘胶台，分别设置温度65℃、100℃，先于65℃条件下热烘1min，然后换至100℃热烘5min，蒸发去除光刻胶中的有机溶剂，提高粘附性，待冷却至室温，在紫外光的照射下，用带有圆柱形微结构阵列的掩膜板对光刻胶进行曝光，后烘(同前烘操作一样)，能够使化学反应更充分并有效降低驻波效应，将后烘过的硅片置于显影液中，显影1.5min后取出，最后采用异丙醇溶液和去离子水淋洗硅片表面，在用压缩空气吹干，获得光刻母模板；
45.(2)按聚合体与固化剂10:1的重量比例进行聚二甲基硅氧烷的配置，充分搅拌使其均匀混合，配置好的聚二甲基硅氧烷经过抽真空处理后，浇注在上述带有微结构阵列的光刻母膜板上，放于真空干燥烘箱中，常温抽气1h，然后设定烘箱温度为150℃，静置10min，聚二甲基硅氧烷固化后脱模，完成改性微结构模具的制备，用3m无痕胶带清理其表面，封装待用。
46.通过上述步骤制备的改性模具由于温度过高使固化速率过快，导致物料来不及补缩形成的气泡，因此，改变固化时聚二甲基硅氧烷物料体系所处的环境，使其温度控制在25-30℃之间，置于真空状态的烘箱36h，能够有效消除气泡缺陷，获得高质量模具。
47.改性微结构模具在使用过程中，需要轻拿轻放，尽量避免手或硬物触碰到微结构区域，同时保证工作环境的整洁，压印过程需要在洁净的室内进行，由于成型制品在微米尺度，细小的尘埃都会影响微结构的复制度，并且在检测完成后，为了除去残留在模具表面的树脂等实验剩余杂质，需对其进行清洗，采用酒精完全浸泡模具一至两个小时，然后持夹具将模具取出，用去离子水冲洗三遍，再用氮气吹干，最后封存在密闭器皿当中。
48.实施例2
49.选用透明基材为pc薄膜，其透光率极佳、抗穿刺强度高，也具有很好的耐热性，能够有效减小或防止因光固化涂料成型时收缩导致的翘曲变形。同时，pc薄膜具有较大的表面张力，不需进行电晕处理，也能使光固化物料很好的附着；
50.转印扩散膜的制备步骤为：
51.(1)将低聚物、单体、光引发剂和添加剂按照一定的配方比例，通过均匀混合，抽真空，静置等工序，制备出光固化物料；
52.所述低聚物、单体、光引发剂和添加剂的配比为1:1:0.2:0.3；
53.(2)用涂布器将配置好的光固化物料均匀涂敷在基材上，保证物料的厚度均匀一致，在300mpa压力条件下，用改性微结构模具对其进行压印；
54.(3)通过紫外光源系统进行照射，基材上的光固化物料快速固化，形成微结构，制品完全固化后脱模，从而得到具有表面微结构的转印扩散膜。
55.本实施例中，通过低聚物、单体、光引发剂和添加剂制备光固化物涂敷在基材后，再通过改性微结构模具压印成型，在制备过程中，成型制品都具有弹性，在机械振动和冷热循环等恶劣环境中，能够抗震与减缓机械震动，保证扩散膜不被破坏，并且可多次重复使用，且有效提高扩散膜的抗拉伸性以及耐磨性，延长扩散膜的使用寿命。
56.将聚氨酯丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、光引发剂和流平剂按照一定的配方比例，通过均匀混合，抽真空，静置等工序，制备出光固化物料；
57.所述低聚物为聚氨酯丙烯酸酯，聚氨酯丙烯酸酯分子中有氨酯键，固化反应时能够在高分子链之间形成多种氢键，成型后的膜材具有良好的柔韧性和耐磨性，断裂伸长率高，耐冲击性强，同时能很好的附着在塑料等基材上，综合性能良好，在合成时，还可以通过分子设计调整物料的特定性能。
58.单体是一种具有可聚合官能团(不饱和双键)的有机小分子，能够通过稀释和溶解低聚物来降低物料粘度，并且参与光固化的反应过程；
59.所述单体为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，其中，
60.乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯是一种单官能度单体，相对分子量小，每个分子只有一个能够参与化学反应的活性基团，粘度低、收缩率低、具有优异的韧软性；
61.二缩三丙二醇二丙烯酸酯是一种双官能度单体，黏度较低、稀释能力强，反应速率快，体积收缩较小，具有优异的柔软性、附着力强；
62.三羟甲基丙烷三丙烯酸酯是一种三官能度单体，相对分子质量大，具有反应速率快、耐侯性好、固化膜硬度高、耐磨等特点。
63.光引发剂是一种能吸收辐射能量，经激发后发生化学反应生成带有引发聚合能力
的自由基的物质，根据光引发剂吸收的光谱范围，光引发剂为二羟基二甲基一苯基一丙酮，热稳定性优良，在反应过程中也不存在黄变的取代苄基，有良好的耐变黄性，同时合成工艺简单，使用成本低。
64.所述添加剂为流平剂，流平剂有效降低产生斑点和斑痕的可能性，增加薄膜的均匀度和覆盖性，使其在成膜时形成光滑平整的膜层。
65.需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
66.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。