一种在ps导光板上制备微纳结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于导光板领域，尤其涉及一种在PS导光板上制备微纳结构的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着液晶显示器的彩色化和大型化，其应用领域更为广泛，如笔记本电脑、各种台式电脑及液晶电视等，由于液晶本身不能发光，因而需利用光源系统作为液晶显示器的光源，如背光模组，其中，导光板是背光模组中的重要组件，主要用于引导自光源发出光束的传输方向，将线光源或点光源转变成面光源。
[0003]为了提高光线射出的均匀性，一般在导光板表面设置多个网点、微点阵图案或微纳结构，用于破坏光束在导光板内部传输的全反射条件，从而使其散射以提高导光板出射光束的均匀性，进而提高背光模组的整体光学性能。
[0004]用于制作导光板的材料主要是PMMA、PS、PC等光学性能良好的材料。其制作方式通常是首先采用注射成型或挤出成型等工艺制备出导光板基材，然后在导光板基材上制备网点、微点阵图案或微纳结构。目前，导光板上微纳结构的制备方法主要是激光雕刻法，激光雕刻法又分为两种:一种是采用激光直接在导光板基材上雕刻出微纳结构，该方法的缺点是生产效率低、成本高；另一种方法是首先采用激光在硅上雕刻母版，然后采用电铸技术制备镍工作模板，再将镍工作模板从硅雕刻模板上剥离，采用模压的方式将镍工作模板上的微纳结构压入到导光板上，从而在导光板基材表面获得与母版一致的微纳结构，其缺点是母版的制备费用昂贵。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在PS导光板上制备微纳结构的方法，旨在同时解决现有技术在PS导光板上制备微纳结构成本高、生产效率低、污染环境、且微纳结构耐久性和耐擦性不好的问题。
[0006]本发明是这样实现的，一种在PS导光板上制备微纳结构的方法，包括下述步骤:
[0007]计算机设计微纳结构平面投影图，将所述微纳结构平面投影图使用喷墨打印机打印于铜箔上；
[0008]将所述印有微纳结构平面投影图的铜箔在三氯化铁刻蚀液中刻蚀得到铜箔模型，将所述铜箔模型在丙酮、酒精组成的混合溶剂中进行浸泡处理；
[0009]在所述经过浸泡处理的铜箔模型上依次电镀铬金属层和镍金属层，获得具有所述微纳结构的工作模板；
[0010]采用热压处理将所述工作模板的微纳结构压入PS导光板表面；
[0011]其中，所述喷墨打印机的精度为1000-3000dpi，且所述喷墨打印机使用防水油墨进行打印。
[0012]本发明提供的在PS导光板上制备微纳结构的方法，采用打印的方式获得微纳结构图，大大减少了油墨溶剂的挥发，不会造成环境污染，符合环保理念；同时采用计算机和打印机直接控制，可精确制备形状可调的微纳结构，免去了繁琐的制版工序，避免了不同导光板制版规格带来的限制。此外，本发明提供的在PS导光板上制备微纳结构的方法，可根据刻蚀时间长短灵活调整微纳结构模板的高度，同时生产成本低，生产效率高，获得的微纳结构耐久性和耐擦性好。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]本发明实施例提供了一种在PS导光板上制备微纳结构的方法，包括下述步骤:
[0015]S01.计算机设计微纳结构平面投影图，将所述微纳结构平面投影图使用喷墨打印机打印于铜箔上；
[0016]S02.将所述印有微纳结构平面投影图的铜箔在三氯化铁刻蚀液中刻蚀得到铜箔模型，将所述铜箔模型在丙酮、酒精组成的混合溶剂中进行浸泡处理；
[0017]S03.在所述经过浸泡处理的铜箔模型上依次电镀铬金属层和镍金属层，获得具有所述微纳结构的工作模板；
[0018]S04.采用热压处理将所述工作模板的微纳结构压入PS导光板表面；
[0019]其中，所述喷墨打印机的精度为1000_3000dpi，且所述喷墨打印机使用防水油墨进行打印。
[0020]具体的，本发明实施例步骤SOl中，采用计算机设计微纳结构平面投影图，一方面，所述微纳结构平面投影图的形状可调性好，可精确设计微纳结构的形状；另一方面，使用计算机设计微点阵图案，可免去繁琐的制版工序，节约了时间，提高了效率，更重要的是，在PS导光板上制备微纳结构时，不需要对每一种微纳结构PS导光板都设计一个母版，从而去除了制版规格的限制，实现了在PS导光板上制备微纳结构的灵活性。
[0021]本发明实施例中，所述喷墨打印机使用防水油墨将所述微纳结构平面投影图打印于铜箔上，所述防水油墨为本领域内常用的防水油墨。具体的，所述防水油墨为油性聚氨酯油墨、油性环氧树脂油墨中的一种。该优选的防水油墨防水性好，打印得到的微纳结构图案不溶于水。
[0022]本发明实施例中，采用高精度的喷墨打印机进行打印，采用所述喷墨打印机的精度为1000-3000dpi。本发明实施例首次尝试在PS导光板上通过打印实现微纳结构的制备，采用精度为1000-3000dpi高精度喷墨打印机，可实现所述微点阵图案尺寸更小化、精度更高化，从而在PS导光板上获得导光性能良好的微纳结构；另一方面，作为进一步优选实施例，采用打印技术实现所述PS导光板制备微纳结构，可大大减少油墨溶剂的挥发，避免环境污染，符合环保理念。
[0023]采用铜箔刻蚀模板被广泛应用于电路板印刷领域。本发明实施例中，首次采用铜箔作为PS导光板微纳结构，一方面，所述铜箔能够通过打印、刻蚀形成精细的铜箔微纳结构模型；另一方面，所述铜箔微纳结构能够很好地实现PS导光板的散射功能。
[0024]本发明实施例步骤S02中，将所述印有微纳结构平面投影图的铜箔在三氯化铁刻蚀液中刻蚀得到铜箔模型。所述三氯化铁刻蚀液的浓度对刻蚀得到的铜箔模型的质量和生产效率影响较大，若浓度太高，容易造成刻蚀过度，得不到边缘形状较好的铜箔模型；若浓度过低，则刻蚀效率低。作为优选实施例，所述三氯化铁刻蚀液的浓度为0.1-lmol/L。
[0025]所述刻蚀的时间对微纳结构的尺寸影响很大。若刻蚀时间长，则获得的微纳结构厚度厚、尺寸能更精细；若蚀刻时间短，则获得的微纳结构厚度相对薄。但是，但蚀刻时间过长，则容易产生过度刻蚀；若蚀刻时间过短，则容易造成微纳结构尺寸不够。优选的，所述铜箔模型在三氯化铁刻蚀液中刻蚀5-60分钟。
[0026]所述浸泡处理是为了清除获得的所述铜箔模型表面的打印油墨，进而获得纯洁的铜箔模型。本发明实施例采用丙酮、酒精组成的混合溶剂进行浸泡处理，能高效、优质的清除铜箔模型表面的打印油墨，而不会对铜箔模型本身造成影响。作为优选实施例，所述丙酮、酒精组成的混合溶剂中，所述丙酮和酒精的体积比为1:(0.5-2)。所述浸泡处理的时间以能有效除去所述铜箔模型表面的打印油墨为准，优选的，当采用丙酮和酒精的体积比为I: (0.5-2)的混合溶剂时，所述浸泡处理的时间约为30min。
[0027]本发明实施例步骤S03中，在所述经过浸泡处理的铜箔模型上依次电镀铬金属层和镍金属层形成具有所述微纳结构的工作模板。所述铬金属层和镍金属层作为铜箔的保护层，可提高本发明实施例所述微纳结构的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，从而在保证质量的前提下、提高其使用寿命。所述铬金属层和镍金属层的厚度优选为0.1-1um0当厚度过薄时，所述微纳结构的硬度和耐磨性不够；倘若厚度过厚，则增加了电镀技术的难度，同时生产成本增加。本发明实施例提供的所述微纳结构的工作模板，可直接压入PS导光板中，与现有微纳结构模板的制备相比，不再需要将镍金属层进行剥离后压入导光板，进而简化了生产流程，并保证了微纳结构免受剥离、避免剥离可能造成的结构破损。
[0028]本发明实施例步骤S04中，采用热压处理将所述工作模板的微纳结构压入PS导光板表面，采用直接压印的方式在PS导光板上制备微纳结构，与通过丝印方式将油墨直接印到导光板上比，可以使得所述微纳结构具有更好的附着力，且耐磨性和耐擦性更好。
[0029]所述热压处理过程中，由于一方面，所述热压温度与PS板材料的熔点有很大影响，根据PS板的可能熔点范围，该温度范围能够在PS板接近熔点时，很好的将工作模板上微纳结构压进PS板；另一方面，压力过高会破坏PS导光板的微纳结构，压力过低，则所述微纳结构不能压进PS导光板。为了获得热压效果好、微纳结构散射性能不受影响的PS导光板，发明人经过同时对热压处理时间和压力的反复研宄，所述热压处理的具体方法优选为:将所述热压工作模板安装在模压机滚筒上，在100-180°c温度下对PS导光板基材表面施加0.5-3Mpa的压力，运转滚筒进行模压。
[0030]作为优选实施例，所述模压机为无版缝模压机。采用无版缝模压机，一方面，可避免有版缝模压机工作时、生产的导光板上微纳结构不均匀的问题；另一方面，可避免有版缝模压机时，版缝处需要裁减造成的浪费。
[0031]作为优选实施例，为了同时保证良好的微纳结构质量和获得生产效率，所述滚筒的运转速度优选为30-50m/min。本发