[发明专利]基于卷对卷热辊压聚合物薄膜表面微结构加工装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用卷对卷热辊压作为具有表面微细功能结构的聚合物薄膜器件的加工方法。

背景技术

目前，具有表面微细功能结构的聚合物薄膜器件由于材料成本低、厚度公差小、表面光洁等优势，受到越来越广泛的关注。薄膜器件主要包括增亮膜、扩散膜(匀光膜)、反光膜、镭射膜及增透膜等。除了应用于液晶显示器、柔性显示器及电子纸行业的光学膜，聚合物薄膜器件的应用范围正在不断拓展，如太阳能领域(光陷阱薄膜等)、趋向于电路集成化和平面化发展的电子元器件领域、汽车领域(防紫外线隔热贴膜等)等。聚合物薄膜表面微细结构形貌根据其功能不同而不同。如一般棱镜片光学膜的表面为V槽结构，特征尺寸在10-100μm，基材包括PC、PET、PMMA等。该类聚合物薄膜表面微细结构的成形精度直接影响光学膜性能和工作效率。随着对聚合物薄膜器件需求量的逐渐，高效高精度的工艺方法成为薄膜表面微结构制造加工的关键。

聚合物薄膜表面微细结构的加工工艺包括紫外固化压印工艺和热辅助压印工艺。其中，紫外固化压印工艺指将可紫外固化的预聚物均匀地涂覆在基片上，模具在一定压力下迫使浆料成形以复制模具上的微细结构，最后紫外光照射固化聚合物得到表面微细结构。中国专利公开号CN100575243C，名称为柔性基宏电子制造中微结构的大面积逆辊压印方法，采用逆辊压印技术和相应的套印对准工艺、紫外固化工艺，在镀有ITO薄膜的柔性塑料薄膜上制作出大面积的宏电子器件所需的三维功能性微结构。另外，中国专利公开号为CN101843859A，名称为一种卷对卷紫外纳米压印装置及方法，该装置包括传输装置、涂布装置、预固化装置、压印装置和强固化装置，将紫外光胶均匀的涂布于由传输装置传输的待压印材料上，经预固化装置流平和半固化之后，送至压印装置进行压印，最后通过强固化装置硬化成型。美国3M公司S.L.D.Stegall等人[S.L.D.Stegall，J.Anim-Addo，M.Gardiner and E.Hao，Organic Light Emitting Materials and Devices XIII，2009，pp：74150S-8]在OLED高折射区域利用卷对卷紫外涂布工艺制备了纳米微细增透结构，使OLED出光率提高了二倍。利用紫外固化压印工艺制备聚合物薄膜，使用冷紫外光源进行固化，减少了柔性基材的热变形。然而，紫外固化的聚合物薄膜器件易黄化，浆料粘度控制难，脱模困难，成形精度不高。

传统热辅助压印工艺是平板式热压印，首先对固定于下板的聚合物基片进行加热，使其达到压印所需要的温度。模具也要加热到一定温度，以保证聚合物能够充模完全。然后上基板带动模具对聚合物基片进行加压，使聚合物填充到压印模具中，保压冷却一段时间后脱模。如中国专利200510019944.4，名称为纳米压印机，其原理都是将室温下的聚合物基片固定在热压印机的下板上，下板上装有加热冷却装置以及定位装置。压印模具固定在上板上，其上也安装有加热冷却装置。该工艺简单，成型精度较高，但问题在于加工效率低，且大面积聚合物薄膜器件时需要载荷较大。