一种可绕折的光扩散膜的制备方法与流程

本发明属于光学膜技术领域，具体涉及一种可绕折光扩散膜的制备方法。

背景技术：

光扩散膜是照明和显示领域中不可或缺的关键组件之一。光扩散膜的主要作用是将点光源或线光源均匀转换成面光源，并根据应用场景兼顾一定的提升背光源亮度的效果。光扩散膜一般包括基底和光扩散层，主要可以分为两大类：一类是掺杂粒子型，另一类是表面微结构型。光线在经过扩散层时就会在两个折射率相异的介质中穿过，同时伴随着散射、反射折射及衍射等光学现象，从而实现背光源光束的均匀扩散和柔化作用。

随着科学技术的迅猛发展，可穿戴电子设备正经历从无到有，从庞大、笨重向精致、超薄的重大变革，并成为电子产品发展的热点和前沿。需要的是，可穿戴电子设备，特别是可穿戴电子显示设备必需具备绕折、弯曲乃至扭曲的特性，以便与人类的身体构造相贴合，因此，就迫切需要开发与可穿戴电子显示设备相匹配的可绕折的光扩散膜作为光束的匀化组件。

申请号201310478682.2的专利申请公开了“一种双向拉伸光扩散膜及其制备方法”公开了一种由扩散层、支撑层和抗粘连层组成的可双向拉伸的光扩散膜结构及制备方法。此专利公开的光扩散膜结构为多功能层结构，光扩散膜表面没有明显的凹凸结构，虽然能实现双向拉伸，但是不能实现弯曲绕折，不适用于可穿戴电子显示设备。

申请号201210027668.6的专利申请公开了“一种光学扩散膜的制备方法”公开了一种在基材两侧分别设置大散射粒子和小散射粒子的柔性光扩散膜。此专利发明的光扩散薄膜采用了散射粒子，但没有同时采用凹凸表面微结构，且无法实现弯曲绕折，亦不适用于可穿戴电子显示设备。

申请号201610707423.6的专利申请公开了“一种光扩散片及制作方法”公开了在透明基材一侧微结构层的凹陷结构内填充扩散粒子，在表面微结构和扩散粒子的共同作用下，产生光扩散和光束整形效果。此发明专利虽然实现了表面微结构和扩散粒子的有益结合，但是仍然不能实现绕折弯曲，也不能应用于可穿戴电子显示器件。

文献“stretchablehexagonaldiffractiongratingsasopticaldiffusersforinsitutunablebroadbandphotonmanagement”(advancedopticalmaterials,2016,4(7),1106-1114.)报道了在聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)基底表面通过自组装沉积聚苯乙烯小球制备可拉伸绕折结构的光扩散膜。此文献报道的可拉伸光扩散膜可用于可穿戴电子显示设备，但是此光扩散膜结构仅采用单一散射粒子来实现光线的散射，且聚苯乙烯小球散射粒子位于基底表面，容易受刮擦等外部使用条件破坏，而导致性能下降。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供一种可绕折的光扩散膜的制备方法，实现对背光源光束的均匀扩散和柔化，且扩散膜可实现绕折弯曲，适用于可穿戴电子显示器件。

一种可绕折的光扩散膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1)光刻制备微透镜阵列光刻胶母版；

s2)电铸制备镍模板；

s3)制备掺杂聚苯乙烯微米小球的全氟聚醚(pfpe:perfluoropolyethers)混合溶液；

s4)将上述混合溶液均匀涂布于镍模板表面；

s5)紫外纳米压印并脱模，制备出可绕折光扩散膜；所述的可绕折光扩散薄膜由固化的全氟聚醚微透镜阵列及聚苯乙烯小球组成，且聚苯乙烯小球内嵌在微透镜阵列内，微透镜的直径范围为25-100微米，聚苯乙烯小球直径范围为2-6微米，可绕折光扩散薄膜整体厚度为300微米-1毫米。

进一步的，所述的微透镜阵列光刻胶母版上的微透镜阵列是凸起的阵列或者凹陷的阵列。

进一步的，所述的微透镜阵列为周期分布或随机分布。

进一步的，步骤s3)中，所述的全氟聚醚包括前聚体(αω-functionalizeddimetha-crylate)和光固化剂(photoinitiator2,2-diethoxyacetophenone)，所述的前聚体和光固化剂的质量百分百比范围为85％-95％。

进一步的，步骤s3)中，所述的聚苯乙烯微米小球与全氟聚醚的混合溶液的掺杂质量百分百比范围为3％-8％。

进一步的，步骤s5)中，所述的紫外纳米压印采用波长为395nm，光强为500mj·cm^-2的紫外灯光照6-10秒钟，然后将制备的可绕折的光扩散膜从镍模板表面脱模。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种可绕折的光扩散膜的制备方法，在光扩散薄膜表面微结构和扩散粒子的共同作用下，产生光扩散和柔光效果，且扩散粒子内嵌在表面微结构内部，不容易受到外部刮擦而产生磨损，并能实现弯曲绕折，能应用于可穿戴电子显示器件；本发明的表面微结构的微透镜阵列光刻胶模板和镍模板由传统已成熟的工艺制备，适用于工业化的低成本制备。

附图说明

图1是实施例1的光扩散薄膜的剖面示意图；

图2是一种可绕折的光扩散膜的俯视图；

图3是一种可绕折的光扩散膜的制备方法；

图4是实施例1的光扩散膜的扫描电镜照片；

图5是实施例1的光扩散膜雾度测试曲线；

图6是实施例2的光扩散膜的剖面示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种可绕折的光扩散膜的制备方法进行详细描述。

此外，应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种可绕折的光扩散膜的制备方法，包括以下步骤：

s1)光刻制备微透镜阵列光刻胶母版；

s2)电铸制备镍模板；

s3)制备掺杂聚苯乙烯微米小球的全氟聚醚(pfpe:perfluoropolyethers)混合溶液；

s4)将上述混合溶液均匀涂布于镍模板表面；

s5)紫外纳米压印并脱模，制备出可绕折光扩散膜；所述的可绕折光扩散薄膜由固化的全氟聚醚微透镜阵列及聚苯乙烯小球21组成，且聚苯乙烯小球21内嵌在微透镜阵列12内，微透镜的直径范围为25-100微米，聚苯乙烯小球21直径范围为2-6微米，可绕折光扩散薄膜整体厚度为300微米-1毫米。

微透镜阵列光刻胶母版上的微透镜阵列12是凸起的阵列或者凹陷的阵列。

微透镜阵列12为周期分布或随机分布。

步骤s3)中的全氟聚醚包括前聚体(αω-functionalizeddimetha-crylate)和光固化剂(photoinitiator2,2-diethoxyacetophenone)，所述的前聚体和光固化剂的质量百分百比范围为85％-95％。

步骤s3)中，聚苯乙烯微米小球与全氟聚醚的混合溶液的掺杂质量百分百比范围为3％-8％。

步骤s5)中，紫外纳米压印采用波长为395nm，光强为500mjcm^-2的紫外灯光照6-10秒钟，然后将制备的可绕折的光扩散膜从镍模板表面脱模。

如图1-2所示，该结构包括材质为全氟聚醚的基底11和微透镜阵列12，以及材质为聚苯乙烯小球21，其中聚苯乙烯小球21内嵌在全氟聚醚的基底11和微透镜阵列12内。全氟聚醚的基底11和微透镜阵列12的材质为全氟聚醚。内嵌在全氟聚醚的基底11和微透镜阵列12的聚苯乙烯小球21，材质是聚苯乙烯。

实施例1

参见图1-图5。一种可绕折光扩散膜的制备方法包括步骤：

s1)光刻制备微透镜阵列光刻胶母版

在该步骤中，在清洁玻璃基底旋涂一定厚度的正性光刻胶(rzj-390pg)，按照周期性分布，采用波长为405纳米的紫外激光光刻系统进行掩模光刻曝光光刻胶，曝光时间为9秒。圆形掩模孔的分布为周期性分布，圆形掩模孔的直径为25微米。接着，后用浓度为6‰的氢氧化钠(naoh)溶液显影4秒，然后把显影后的光刻胶版放到热板中加热到120摄氏度并保持5分钟，最后自然冷却，熔融后的光刻胶在表面张力的作用下形成了球冠状凸微透镜结构，从而制备出微透镜阵列光刻胶母版；

s2)电铸制备镍模板

在该步骤中，采用氨基磺酸镍体系的电铸液，控制电铸槽内温度在55-56摄氏度，电流为1a/dm²进行致密电铸，从而将步骤s1)中制备的光刻胶母版上的微透镜阵列12结构转移到镍表面，形成互补的凹陷结构微透镜阵列镍模板；

s3)制备掺杂聚苯乙烯微米小球的全氟聚醚(pfpe:perfluoropolyethers)混合溶液

在该步骤中，将全氟聚醚包括的前聚体和光固化剂按照质量百分百比为85％进行混合，放入玻璃容器内；接着将平均直径为2微米的聚苯乙烯小球21按照与全氟聚醚的质量比为3％的比例放入到全氟聚醚溶液中，并搅拌均匀；

s4)将上述混合溶液均匀涂布于镍模板表面；

在该步骤中，将步骤s3)中搅拌均匀全氟聚醚与聚苯乙烯小球21的混合溶液均匀涂布在步骤s2)制备的镍模板表面；

s5)紫外纳米压印并脱模，制备出可绕折光扩散膜

在该步骤中，在施加压力4.0bar的同时，采用波长为395nm，光强为500mjcm^-2的紫外灯光照6秒钟，然后将制备的可绕折的光扩散膜从镍模板表面脱模，从而获得了如图4所示的，凸起微透镜直径为25微米，内嵌聚苯乙烯小球21平均直径为2微米的，周期性分布的可绕折光扩散膜。如图5所示，经测试，该扩散膜在波长350nm到780nm范围内的平均雾度为83.6％，表明具有较好的光扩散和柔光效果。

实施例2

参见图1-图3和图6。本发明的一种可绕折光扩散膜的制备方法包括步骤：

s1)光刻制备微透镜阵列光刻胶母版

在该步骤中，在清洁玻璃基底旋涂一定厚度的正性光刻胶(rzj-390pg)，采用波长为405纳米的紫外激光光刻系统进行掩模光刻曝光光刻胶，曝光时间为12秒，圆形掩模孔的分布为随机分布，圆形掩模孔的直径为100微米。接着，后用浓度为6‰的氢氧化钠(naoh)溶液显影6秒。然后，把显影后的光刻胶版放到热板中加热到120摄氏度并保持7分钟，最后自然冷却，熔融后的光刻胶在表面张力的作用下形成了球冠状凸微透镜结构，从而制备出微透镜阵列光刻胶母版；

s2)电铸制备镍模板

在该步骤中，采用氨基磺酸镍体系的电铸液，控制电铸槽内温度在55-56摄氏度，电流为1a/dm²进行致密电铸，从而将步骤s1)中制备的光刻胶母版上的微透镜阵列12结构转移到镍表面，形成互补的凹陷结构微透镜阵列镍模板。接着继续采用前述电铸工艺条件，进行第二次电铸，也就是本领域熟知的翻版电铸，制备出凸起结构的随机分布的微透镜阵列镍模板；

s3)制备掺杂聚苯乙烯微米小球的全氟聚醚(pfpe:perfluoropolyethers)混合溶液

在该步骤中，将全氟聚醚包括的前聚体和光固化剂按照质量百分百比为85％进行混合，放入玻璃容器内；接着将平均直径为6微米的聚苯乙烯小球21按照与全氟聚醚的质量比为3％的比例放入到全氟聚醚溶液中，并搅拌均匀；

s4)将上述混合溶液均匀涂布于镍模板表面

在该步骤中，将步骤s3)中搅拌均匀全氟聚醚与聚苯乙烯小球21的混合溶液均匀涂布在步骤s2)制备的镍模板表面；

s5)紫外纳米压印并脱模，制备出可绕折光扩散膜

在该步骤中，在施加压力4.5bar的同时，采用波长为395nm，光强为500mjcm^-2的紫外灯光照10秒钟，然后将制备的可绕折的光扩散膜从镍模板表面脱模，从而得到凹陷微透镜直径为100微米，内嵌聚苯乙烯小球21平均直径为6微米的，随机分布的可绕折光扩散膜。经测试，该扩散膜在波长350nm到780nm范围内的平均雾度为88.2％，同样具有良好的光扩散效果。