一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造及光学元器件制造领域，具体涉及一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]表面微结构在微电子、光学和生物学等领域有着广泛的应用前景，在光电领域、针对发光光源，特别是发光二极管(LED)的发光特点，通过在反射元件内表面构建具有特殊微观几何形状的有序微结构阵列，能提高照明、显示质量，获得更多特殊性照明、显示要求。目前已经发展出了多种表面微结构的制造方法，例如光刻技术、电子束刻蚀技术和微机械加工、纳米压印、LIGA技术和热压印等。然而这些制造方法大都因为加工难度大、成本高等缺点无法实现大面积表面微结构的精密制造。而在内表面制造大面积有序微结构阵列更是一项巨大的挑战。对于光学反射元件这类使用广泛的光学元器件，更需要一种实现低成本、精度高、工艺简单、生产效率高的内表面微结构大面积制造技术。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件及其制造方法。
[0004]本发明克服现有制造微结构、特别是内表面微结构方法存在的缺陷，提供了一种新型内表面微结构制造方法，具有微结构复制比高，尺寸精密，制造工艺简单等优点，易于实现工业化生产。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件的制造方法，包括如下步骤:
[0007]SI采用凸版热压印涂层制备具有微凹结构的柔性转印胶膜步骤
[0008]S2采用密封抽气负压吸附修饰阳模曲表面步骤；
[0009]S3热塑性或热固性胶料的微注射成型步骤；
[0010]S4脱模、超声波清洗及内表面真空镀铝步骤。
[0011]所述采用凸版热压印涂层制备具有微凹结构的柔性转印胶膜步骤具体包括:
[0012]S1.1在薄膜基材上涂覆热固性材料，涂覆厚度多140% X凸版印模浮雕结构高度尺寸；
[0013]S1.2对涂覆后的热固性湿膜，通过阶梯递进式固化曲线进行热风烘干达到半固化状态；
[0014]S1.3对半固化状态的热固性湿膜进行高温处理，温度为热固性材料固化温度的110%?120% ；
[0015]S1.4对高温处理后的涂层进行凸版热压印，将凸版印模匀速下压后脱模，得到具有微凹结构的柔性转印胶膜。
[0016]所述采用密封抽气负压吸附修饰阳模曲表面步骤具体包括:
[0017]S2.1将上述得到的微凹结构的柔性转印胶膜，覆在阳模上，阳模边缘用固定框架密封，并用抽气装置对密封区域进行抽气，产生负压使得微凹结构的柔性转印胶膜紧密贴合于阳模的各个凸模上，将抽气干路关闭维持负压贴合状态，得到凸模阵列曲表面修饰后的阳模，所述阳模表面分布凸模阵列，每个凸模内开有抽气微通道支路；
[0018]S2.2对贴合后的柔性转印胶膜的微凹阵列表面喷涂脱模剂。
[0019]所述热塑性或热固性胶料的微注射成型步骤，包括:
[0020]将经表面修饰后的阳模与空腔模匹配固定，作为微注塑成型模具，当采用热塑性材料时，微注射过程为将熔融的胶料从注射口加压注射填充模具腔体，冷却成型；当采用热固性材料时，微注射过程为将液态胶料从注射口加压注射填充模具腔体，并升温加热至固化温度，固化成型。
[0021]所述脱模、超声波清洗及内表面真空镀铝步骤，包括:
[0022]S4.1当胶料冷却成型或固化成型后，将空腔模与经表面修饰后的阳模分开，并打开抽气干路，气体进入到柔性转印胶膜与凸模阵列表面的阳模之间，将两者分离，柔性转印胶膜连同待成型器件一同取出；
[0023]S4.2待成型器件空冷至室温保持一段时间后，将柔性转印胶膜从成型器件内表面剥离，随后对成型器件进行超声波清洗，采用真空镀铝工艺在成型器件内表面镀上铝膜形成反射面，即可制成具有内表面微凸结构阵列的反射元件。
[0024]所述薄膜基材是聚四氟乙烯、聚酯、聚三氟氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚醚酰亚胺，所述热固性材料为有机硅树脂，所述凸版印模浮雕结构为椎体或台体，椎体包括圆锥、棱锥，台体包括圆台、棱台，凸版印模浮雕结构底面最小外接圆直径为2.5 μπι，凸版印模浮雕结构的高度为3 μπι。
[0025]所述阶梯递进式固化曲线包括预热保温阶梯曲线和半固化保温阶梯曲线。
[0026]所述热塑性材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛树脂或聚乙烯，所述热固性材料为聚二甲基硅氧烷。
[0027]一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件，所述微凸结构为椎体或台体，椎体包括圆锥、棱锥，台体包括圆台、棱台，微凸结构底面最小外接圆直径<2.5 μπι，微凸结构的高度彡3 μπι。
[0028]所述微凸结构为圆锥形状时，圆锥底面直径e [1.2 μ m, 2.5 μ m]，圆锥顶部尖端球半径^ 150nm，圆维高度e [1.1 μ m, 3 μ m] ο
[0029]本发明的有益效果
[0030]本发明克服现有制造微结构、特别是内表面微结构方法存在的缺陷，提出了采用凸版热压印涂层制备柔性转印胶膜，结合采用密封抽气负压吸附的阳模曲表面修饰方法，利用热塑性或热固性胶料的微注射成型，最后在制得的成型器件内表面真空镀铝得到反射元件；
[0031]本发明内表面微结构制造方法，具有微结构复制比高，尺寸精密，制造工艺简单等优点，易于实现工业化生产；
[0032]本发明反射元件，通过在反射元件内表面构建具有特殊微观几何形状的有序微结构阵列，能提高发光光源，特别是发光二极管(LED)光源的照明、显示质量，获得更多特殊性照明、显示要求。
【附图说明】
[0033]图1是凸版印模对薄膜基材上涂覆的热固性材料的凸版热压印过程；
[0034]图2是凸版印模浮雕结构示意图；
[0035]图3是凸版热压印后的柔性转印胶膜；
[0036]图4是采用密封抽气负压吸附的阳模曲表面修饰的示意图；
[0037]图5是曲表面修饰后阳模剖面结构示意图；
[0038]图6是微注射成型后组合模具剖面示意图；
[0039]图7是成型器件的柔性转印胶膜剥离工序剖面示意图；
[0040]图8是经过凸版热压印后柔性转印胶膜压印硅胶涂层表面微凹结构SEM图；
[0041]图9是一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件的SEM图。
[0042]图中示出:
[0043]11-具有微凹结构的柔性转印胶膜，12-凸版印模，13-热固性湿膜，14-薄膜基材，15-凸版印模浮雕结构，21-阳模，22-凸模阵列，23-抽气微通道支路，24-固定框架，25-抽气装置，26-凸模阵列曲表面修饰后的阳模，31-空腔模，32-注射口，33-模具腔体，34-加热棒，41-反射元件。
【具体实施方式】
[0044]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0045]实施例
[0046]一种内表面具有微凸结构阵列的反射元件的制造方法，包括如下步骤:
[0047]SI如图1所示，采用凸版热压印涂层制备具有微凹结构的柔性转印胶膜步骤，包括:
[0048]S1.1选取中高热稳定性、机械性能优良，韧性较好、不透气的薄膜基材。在所选薄膜基材14上涂覆热固性材料。涂覆厚度多140% X凸版印模浮雕结构15高度尺寸，所述薄膜基材可以是聚四氟乙烯、聚酯、聚三氟氯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或