等温热压印成型超薄导光板的工艺研究.pdf

1.2.3 导光板技术的发展概况 作为新兴技术产业，导光板成为国内外研究者们所关注的对象。在 过去的十几年，很多企业和研究院在该技术上投入了大量的人力和物 力，并取得了诸多的研究成果[48]。深圳大学徐平等人提出了一种新型一 体化导光板[49]，这种导光板将背光模组中各个构件的作用都集成在了一 起，极大地降低了背光模组的厚度，并取得了与传统背光模组一样的导 光性能[50, 51]；日本也提出一种可减小背光厚度的导光板，这种导光板的 特点在于它的上表面刻有一层 V 沟槽结构[52]，这种导光板上面再加一张 逆棱镜膜就可起到原来两张棱镜膜的作用；台湾 Chao Heng Chien 等人提 出一种新型双面微结构导光板，这种导光板的下表面刻有非规则排布的 微棱镜结构，上表面刻有规则排布的微棱锥结构，两种结构相辅相成， 从而提高导光板的表面均匀度，减小光能的损耗率[53]；台湾的Ko-Wei Chien 等人还提出了一种亚波长光栅导光板[54]，这种导光板的顶部有一 层亚波长光栅，它的作用是过滤一定方向的光线，而其他光线则可以通 过导光板下方的 1/4 波片和反射片继续回到导光板中，若是满足方向的 要求，则又可以经亚波长光栅透射出去。这种导光板的好处在于可以降 低光能的损耗，提高光能利用率；清华大学纳米研究所提出一种 BAPC 导 光板，这种导光板采用一种双酚 A 聚碳酸酯（BAPC）制成，这种材料有 一种特性，它可以在内部产生光压，迫使光线折射的角度发生变化，从 而可以提高导光板的表面亮度[55]；日本Takamitsu Okumura 提出一种高 散射导光板，这种导光板中含有一定的散射颗粒，将进入的光线通过一 定的规律进行散射，使得出射的光线更加均匀高亮[56]。 1.3 聚合物微热压印技术 1.3.1 热压印工艺过程及分类 近年来，微结构作为我们生活中的一部分 ，在很多领域都有应用。 相应的微结构成型技术逐渐引起了国内外广大研究者们的关注，并以此 取得了诸多成果[57]。在最初的研究中，机械加工和平板印刷成为了主流 成型方式，但随着这些加工方法耗时长、效率低，许多研究者们发现了 热压印成型法[58-60]。这种方法加工微结构效率高、速率快、加工质量 好，成为广大学者们所青睐的方法。 热压印（Hot Embossing Lithography，简称HEL）是纳米压印技术 中普遍采用的压印方法[61]。如图 1-6 所示，热压工艺过程由以下几步组 成：压模制备、压印结构和脱模成型。压模通常用 Si、SiO2、氮化硅、 金刚石等材料制成，并通过电子束刻印技术加工成模具；压印结构时先 将基片放置在下模板上并加热到其成型温度范围，再进行合模压印，待 到一定的时间后将温度降低到聚合物凝固点附近；最后分离压模与基 片，取出制品，为了保证制品的质量，必须以均匀的、垂直于基片的力 进行脱模[62, 63]。 图 1-6 热压印工艺流程图 Fig.1-6 The diagram of hot embossing process 热压印技术可分为以下三类：双辊式热压印技术、辊对平板热压印 和平板热压印成型技术[64]。如图 1-7 所示，双辊式热压印技术的效率最 高，它可以完成双面微结构的压印，通常用于制备大尺寸、批量产的微 结构制品。但由于这种方式加工成本高、工艺复杂，在小面积的微结构 加工领域很少使用；辊对平板热压印相比辊对辊热压印技术所需设备较 简单，可以在平板上刻制微结构，从而减少加工成本。在本文中研究的 导光板面积较小，且相对于辊对平板热压印，平板热压印技术能够制得 高精度、高复制率的微结构器件，故本文中采用的是平板热压印成型[47, 65, 66] 。 图 1-7 平板对平板、辊对平板、辊对辊压印结构图 Fig.1-7 The structure diagram of plate to plate, roll to plate, roll to roll embossing 1.3.2 热压印技术研究现状 在古代，货币的复印就体现了这种压印技术，但由于缺少结构化的 方法，并且那