CN104101923B - 具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，在基底的表面设光扩散层构成光扩散片，光扩散层上有经紫外纳米压印方式获得的凹凸相间的随机微米/纳米混合结构；本发明方法简单，光扩散片具备高雾度和透过率稳定突出优点，成形快，低成本，具有较好的市场价值。
Description
技术领域
本发明涉及光扩散片，尤其涉及一种具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，在平板显示器件领域有着广泛应用。
背景技术
光扩散片具有扩散光线的作用，即光线在其表面会发生反射、折射或衍射，从而将光线均匀柔和散播出去，将点、线光源转换成线、面光源。扩散片广泛应用于LED照明，LCD平板显示、投影等领域。传统光扩散片采用涂布方法制作，即在基底上涂掺有微粒子（如SiO2）的树脂层，而后经过树脂固化或挥发得到光扩散片。但由于粒子分布的均匀性相对较难控制，从而限制了其透过率及雾度-光扩散片最重要的指标，影响了其均匀度，造成扩散过程中有光线的团聚，对产品的质量造成不良影响，因此传统常规方法存在技术含量高，生产力低下的技术弊端。
发明内容
本发明的目的是：提供一种具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，通过本发明的制备方法获得一种环境友好、低成本、高质量的光扩散片。
本发明的技术解决方案是：在基底的表面设光扩散层构成光扩散片，光扩散层上有经紫外纳米压印方式获得的凹凸相间的随机微米/纳米混合结构。
其中，该光扩散片的制备方法包括以下步骤：首先在预处理后的石英玻璃板上通过蒸镀形成一层Ag膜；然后在氮气保护的手套箱内进行热退火，Ag膜收缩成Ag颗粒；以Ag颗粒作为掩模采用活性离子刻蚀对石英玻璃进行处理并清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；在基底上涂布紫外光固化胶，将光扩散片制作母板放到紫外光固化胶上面，施加压力的同时采用紫外光光照固化，最后移除光扩散片制作母板，获得光扩散片。
其中，该光扩散片的制备方法包括以下具体步骤：
（1）石英玻璃板首先利用丙酮的超声波清洗10分钟，其次利用异丙醇的超声波清洗10分钟，然后利用Semicoclean(商品名)的超声波清洗10分钟，接着利用超纯水超声波清洗10分钟，再利用紫外臭氧清洗装置进行表面清洗过程10分钟，最后将石英玻璃板放在干燥箱内100℃干燥5分钟；
（2）将预处理后的石英玻璃板移至真空蒸发舱内，将真空舱的真空度控制在2×10-6Torr至5×10-6Torr以0.08nm/sec蒸发速率蒸发800nm的Ag膜；
（3）将带Ag膜的石英玻璃板移到氮气保护的手套箱内进行热退火，退火温度为300-500℃，退火时间10分钟，Ag膜收缩成Ag颗粒，Ag颗粒直径在100nm-1.5μm；
（4）将带Ag颗粒的石英玻璃板移入反应离子刻蚀系统内，在20sccmSF6为刻蚀气体、电源功率200W的条件下进行刻蚀处理，偏压大于-20VDC，刻蚀时间40s，刻蚀后浸入质量浓度97%的浓硝酸中浸泡40min，再用去离子水清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；
（5）在基底上涂布紫外光固化胶20μm，将光扩散片制作母板放到紫外光固化胶胶上面，在施加4.0Bar压力的同时采用4500mJ/cm的紫外光光照固化2min，最后移除光扩散片制作母板，获得相应的光扩散片。
其中，所述的基底的材料是聚碳酸酯（PC：Polycarbonate）、聚氯乙烯（PVC：PolyrinylChloride）、聚甲基丙烯酸丁酯（PBMA：poly(butylmethacrylate）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethyleneterephthalate）。
其中，所述的紫外光固化胶为PhiChemPUV胶。
其中，所述的随机微米/纳米混合结构的周期范围为200nm-2μm，槽深为100-1000nm。
本发明的优点在于：1、在基底的表面设光扩散层构成光扩散片，光扩散层上有经紫外纳米压印方式获得的凹凸相间的随机微米/纳米混合结构，这种混合结构有效调控光线传播路径，在紫外/可见/红外区（波长300nm-1000nm）范围内实现对光线的散射、折射和衍射，有效提高光的扩散能力和扩散均匀性；2、采用压印技术将随机微米/纳米混合结构转移到UV胶上面，保证了复制转移过程的高保真；3、光扩散片制作母板一次制作完成后，可以重复使用十几万次，降低成本的同时，具有极高生产应用价值；4、本发明的光扩散片具备高雾度、光线透过率稳定等突出优点，制作过程工艺简单。
附图说明
图1为光扩散片制备方法的流程示意图。
图2为光扩散片原理示意图。
图3为实施例的光扩散片的剖面扫描电镜图。
图4为实施例的光扩散片的雾度测量图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术解决方案作进一步描述，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。
实施例1：依以下具体步骤制备具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片
（1）石英玻璃板首先利用丙酮的超声波清洗10分钟，其次利用异丙醇的超声波清洗10分钟，然后利用Semicoclean(商品名)的超声波清洗10分钟，接着利用超纯水超声波清洗10分钟，再利用紫外臭氧清洗装置进行表面清洗过程10分钟，最后将石英玻璃板放在干燥箱（剑乔，JQ-9030）内100℃干燥5分钟；
（2）将预处理后的石英玻璃板移至真空蒸发舱内（辽宁聚智，JZZF-500-Ⅱ），将真空舱的真空度控制在2×10-6Torr以0.08nm/sec蒸发速率蒸发800nm的Ag膜；
（3）将带Ag膜的石英玻璃板移到氮气保护的手套箱内（立佳，LJ100）进行热退火，退火温度为300℃，退火时间10分钟，Ag膜收缩成Ag颗粒，Ag颗粒直径在100nm-1.5μm；
（4）将带Ag颗粒的石英玻璃板移入反应离子刻蚀系统（tegal903e，REFURBISHED）内，在20sccmSF6为刻蚀气体、电源功率200W的条件下进行刻蚀处理，偏压大于-20VDC，刻蚀时间40s，刻蚀后浸入质量浓度97%的浓硝酸中浸泡40min，再用去离子水清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；其中，所述的随机微米/纳米混合结构的周期范围为200nm-2μm，槽深为100-1000nm；
（5）在基底（聚碳酸酯（PC：Polycarbonate）上涂布紫外光固化胶（PhiChem，PUV胶）20μm，将光扩散片制作母板放到紫外光固化胶上面，在施加4.0Bar压力的同时采用4500mJ/cm的紫外光光照固化2min，最后移除光扩散片制作母板，获得相应的光扩散片。
实施例2：依以下具体步骤制备具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片
（1）石英玻璃板首先利用丙酮的超声波清洗10分钟，其次利用异丙醇的超声波清洗10分钟，然后利用Semicoclean(商品名)的超声波清洗10分钟，接着利用超纯水超声波清洗10分钟，再利用紫外臭氧清洗装置进行表面清洗过程10分钟，最后将石英玻璃板放在干燥箱（剑乔，JQ-9030）内100℃干燥5分钟；
（2）将预处理后的石英玻璃板移至真空蒸发舱内（辽宁聚智，JZZF-500-Ⅱ），将真空舱的真空度控制在3×10-6Torr以0.08nm/sec蒸发速率蒸发800nm的Ag膜；
（3）将带Ag膜的石英玻璃板移到氮气保护的手套箱内（立佳，LJ100）进行热退火，退火温度为350℃，退火时间10分钟，Ag膜收缩成Ag颗粒，Ag颗粒直径在100nm-1.5μm；
（4）将带Ag颗粒的石英玻璃板移入反应离子刻蚀系统（tegal903e，REFURBISHED）内，在20sccmSF6为刻蚀气体、电源功率200W的条件下进行刻蚀处理，偏压大于-20VDC，刻蚀时间40s，刻蚀后浸入质量浓度97%的浓硝酸中浸泡40min，再用去离子水清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；其中，所述的随机微米/纳米混合结构的周期范围为200nm-2μm，槽深为100-1000nm；
（5）在基底（聚氯乙烯（PVC：PolyrinylChloride）上涂布紫外光固化胶（PhiChem，PUV胶）20μm，将光扩散片制作母板放到UV胶上面，在施加4.0Bar压力的同时采用4500mJ/cm的紫外光光照固化2min，最后移除光扩散片制作母板，获得相应的光扩散片。
实施例3：依以下具体步骤制备具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片
（1）石英玻璃板首先利用丙酮的超声波清洗10分钟，其次利用异丙醇的超声波清洗10分钟，然后利用Semicoclean(商品名)的超声波清洗10分钟，接着利用超纯水超声波清洗10分钟，再利用紫外臭氧清洗装置进行表面清洗过程10分钟，最后将石英玻璃板放在干燥箱（剑乔，JQ-9030）内100℃干燥5分钟；
（2）将预处理后的石英玻璃板移至真空蒸发舱内（辽宁聚智，JZZF-500-Ⅱ），将真空舱的真空度控制在4×10-6Torr以0.08nm/sec蒸发速率蒸发800nm的Ag膜；
（3）将带Ag膜的石英玻璃板移到氮气保护的手套箱内（立佳，LJ100）进行热退火，退火温度为400℃，退火时间10分钟，Ag膜收缩成Ag颗粒，Ag颗粒直径在100nm-1.5μm；
（4）将带Ag颗粒的石英玻璃板移入反应离子刻蚀系统（tegal903e，REFURBISHED）内，在20sccmSF6为刻蚀气体、电源功率200W的条件下进行刻蚀处理，偏压大于-20VDC，刻蚀时间40s，刻蚀后浸入质量浓度97%的浓硝酸中浸泡40min，再用去离子水清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；其中，所述的随机微米/纳米混合结构的周期范围为200nm-2μm，槽深为100-1000nm；
（5）在基底（聚甲基丙烯酸丁酯（PBMA：poly(butylmethacrylate）上涂布紫外光固化胶（PhiChem，PUV胶）20μm，将光扩散片制作母板放到UV胶上面，在施加4.0Bar压力的同时采用4500mJ/cm的紫外光光照固化2min，最后移除光扩散片制作母板，获得相应的光扩散片。
实施例4：依以下具体步骤制备具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片
（1）石英玻璃板首先利用丙酮的超声波清洗10分钟，其次利用异丙醇的超声波清洗10分钟，然后利用Semicoclean(商品名)的超声波清洗10分钟，接着利用超纯水超声波清洗10分钟，再利用紫外臭氧清洗装置进行表面清洗过程10分钟，最后将石英玻璃板放在干燥箱（剑乔，JQ-9030）内100℃干燥5分钟；
（2）将预处理后的石英玻璃板移至真空蒸发舱内（辽宁聚智，JZZF-500-Ⅱ），将真空舱的真空度控制在5×10-6Torr以0.08nm/sec蒸发速率蒸发800nm的Ag膜；
（3）将带Ag膜的石英玻璃板移到氮气保护的手套箱内（立佳，LJ100）进行热退火，退火温度为500℃，退火时间10分钟，Ag膜收缩成Ag颗粒，Ag颗粒直径在100nm-1.5μm；
（4）将带Ag颗粒的石英玻璃板移入反应离子刻蚀系统（tegal903e，REFURBISHED）内，在20sccmSF6为刻蚀气体、电源功率200W的条件下进行刻蚀处理，偏压大于-20VDC，刻蚀时间40s，刻蚀后浸入质量浓度97%的浓硝酸中浸泡40min，再用去离子水清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；其中，所述的随机微米/纳米混合结构的周期范围为200nm-2μm，槽深为100-1000nm；
（5）在基底（聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethyleneterephthalate）上涂布紫外光固化胶（PhiChem，PUV胶）20μm，将光扩散片制作母板放到UV胶上面，在施加4.0Bar压力的同时采用4500mJ/cm的紫外光光照固化2min，最后移除光扩散片制作母板，获得相应的光扩散片。
图1为光扩散片制备方法的流程示意图；图2为光扩散片原理示意图；图3为实施例的光扩散片的剖面扫描电镜图，光线通过基底入射到光扩散层，随机的微米/纳米混合结构对入射光线的传播路径进行了调制，当结构周期大于光线波长，此时光线被光扩散层的微米结构散射，发生光学的折射、反射现象，从而起到了光扩散作用；当结构周期小于光线波长，次数光线发生衍射现象，光的传播路径也被调制，并与微米结构的散射作用相互作用，从而进一步改变光线传播路径；图4为实施例的光扩散片的雾度测量图，从图上看出，本发明制作的光扩散片的平均雾度达到79%。
最后，需要特别指出的是：上述实施例仅为了说明本发明的技术解决方案，凡未脱离本发明制备方法所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，在基底的表面设光扩散层构成光扩散片，光扩散层上有经紫外纳米压印方式获得的凹凸相间的随机微米/纳米混合结构；该光扩散片的制备方法包括以下步骤：首先在预处理后的石英玻璃板上通过蒸镀形成一层Ag膜；然后在氮气保护的手套箱内进行热退火，Ag膜收缩成Ag颗粒；以Ag颗粒作为掩模采用活性离子刻蚀对石英玻璃进行处理并清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；在基底上涂布紫外光固化胶，将光扩散片制作母板放到紫外光固化胶上面，施加压力的同时采用紫外光光照固化，最后移除光扩散片制作母板，获得光扩散片；其特征是该光扩散片的制备方法包括以下具体步骤：
（1）石英玻璃板首先利用丙酮的超声波清洗10分钟，其次利用异丙醇的超声波清洗10分钟，然后利用商品名为Semicoclean的清洗液超声波清洗10分钟，接着利用超纯水超声波清洗10分钟，再利用紫外臭氧清洗装置进行表面清洗过程10分钟，最后将石英玻璃板放在干燥箱内100℃干燥5分钟；
（2）将预处理后的石英玻璃板移至真空蒸发舱内，将真空舱的真空度控制在2×10- 6Torr至5×10-6Torr以0.08nm/sec蒸发速率蒸发800nm的Ag膜；
（3）将带Ag膜的石英玻璃板移到氮气保护的手套箱内进行热退火，退火温度为300-500℃，退火时间10分钟，Ag膜收缩成Ag颗粒，Ag颗粒直径在100nm-1.5μm；
（4）将带Ag颗粒的石英玻璃板移入反应离子刻蚀系统内，在20sccmSF6为刻蚀气体、电源功率200W的条件下进行刻蚀处理，偏压大于-20VDC，刻蚀时间40s，刻蚀后浸入质量浓度97%的浓硝酸中浸泡40min，再用去离子水清洗，在石英玻璃板上形成随机分布的微米/纳米混合结构，得光扩散片制作母板；
（5）在基底上涂布紫外光固化胶20μm，将光扩散片制作母板放到紫外光固化胶上面，在施加4.0Bar压力的同时采用4500mJ/cm的紫外光光照固化2min，最后移除光扩散片制作母板，获得光扩散片。
2.根据权利要求1所述的具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，其特征是：所述的基底的材料是聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，其特征是：所述的紫外光固化胶为PhiChemPUV胶。
4.根据权利要求1所述的具有随机微米/纳米混合结构的光扩散片的制备方法，其特征是：所述的随机微米/纳米混合结构的周期范围为200nm-2μm，槽深为100-1000nm。
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