[发明专利]基于卷对卷UV固化聚合物薄膜表面微结构加工系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜聚合物材料制造领域，尤其是涉及一种基于卷对卷UV固化聚合物薄膜表面微结构加工系统及方法。

背景技术

在薄膜聚合物材料上加工不同几何特征的微细结构能够赋予其以不同的光学特性，比如匀光、增透、反光灯等。由于其具有轻便易于大规模加工的属性，这些具有表面微细结构的光学膜被广泛应用于智能手机、笔记本电脑、平板电脑、电视等得显示器中，而由于这些电子产品的发展趋势都是朝向轻薄化发展，显示器屏幕也越来越薄，这就对光学膜提出了集成化的要求，将多层光学性能膜集成到少数几层之中，以实现节省成本，减轻重量，减薄尺寸的目的。高效实现多层结构膜的加工方法是光学结构膜发展的方向。

聚合物薄膜表面微细结构的连续成型方法主要有卷对卷热辅助压印成型方法和卷对卷紫外固化压印成型方法。

卷对卷热辊压工艺是通过将聚合物材料加热升温到一定程度，然后对其施加压力使其充型实现微细结构加工的方法。中国专利公开号为CN102233634A，名称为微透镜阵列制备装置，发明了卷对卷热压印装置，包括张紧装置、压印辊轮和冷却设备的装置设备，其中压印辊轮设置有多个加热条和压印孔，基材与压印辊轮结合部分经加热条加热成软化状态后被吸入压印孔中。中国专利公开号CN102205639A，名称为聚合物挤出微压印成型方法，是一种在聚合物几片材料上形成微纳结构图案的热压印成型方法。该成型方法节省了大量加热冷却所学要的时间和能量，压印设备被大大简化。上述热辅助卷对卷压印工艺不需要涂料，省却了涂料均与度与厚度控制的复杂控制，但是，使用热辅助工艺需要加热到较高温度，升温与降温周期长，影响加工效率，同时，热辅助压印需要较大压力，容易对模具造成损坏，进而影响成型质量。

紫外固化压印成型方法指将可紫外固化的液态树脂材料均匀地涂覆在基材上，模具在较小压力下迫使液体材料填充模具表面型腔成型以复制模具上的微细结构，然后利用紫外光照射充型的液态材料使其固化得到表面微细结构。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，该装置基于传输装置、涂布装置、压印装置之上，运用预固化和强固化两部固化工艺实现微细结构的特征成型，但是，该方法只能实现单面特征的成型。中国专利公开号CN102681082A，名称为导光膜卷对卷制造方法及其构造，该方法通过在提供的第一光学层上利用机械性压出方式依次在其第一面和第二面形成两层微结构。该发明能实现在光学层的两面加工出微细特征，但是两面结构不是同步进行的，需要收卷后再放卷加工，加工时间较长。中国专利公开号CN101879498A，名称为卷对卷图案化装置和具有该图案化装置的图案化系统，该发明利用对齐辊实现薄膜构件在压印机构中的定位，从而加工出具有准确图案的薄膜构件。但是该方法也只适用于单面结构的成型加工。美国专利号US8027086B2，名称为Roll to Roll Nanoimprint Lithography，该发明结合UV固化工艺和表面金属涂层工艺来实现金属网格偏光器等器件的加工。虽然该方法能够高效率的加工各种光学器件，但是该发明主要用于加工单面微细特征，不适用于双面特征的成型加工。美国Ahn,S.H等人【Ahn,S.H.and L.J.Guo(2008).High-Speed Roll-to-Roll Nanoimprint Lithography on Flexible Plastic Substrates.Advanced Materials 20(11):2044-2049】采用卷对卷纳米紫外固化的方法，在PET基材表面连续加工出小至70纳米的微细结构。台湾Wu,J.T等人【Wu,J.-T.and S.-Y.Yang(2010).A gasbag-roller-assisted UV imprinting technique for fabrication of a microlens array on a PMMA substrate.Journal of Micromechanics and Microengineering 20(8):085038】利用气体压力辅助的方法，使紫外固化过程中压力分布更均匀，保型时间更长。但上述两种设备都只能完成单面的光学结构加工。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以实现不同胶层材质、不同结构特征、不同纹路深度的光学膜双面加工的基于卷对卷UV固化聚合物薄膜表面微结构加工系统。

本发明的另一个目的是开发得到基于卷对卷UV固化聚合物薄膜表面微结构加工方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：