一种具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺的制作方法

本发明属于微纳结构和光学膜的制作技术领域，特别涉及一种具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺。

背景技术：

光学薄膜一般是指在光学级薄膜基材上通过真空镀膜技术、涂布技术等各种工艺制作一层或多层介质以改变光的波导特性。具有光学扩散效果的光学薄膜广泛用于平板显示器背光模组中。

常见的技术是利用各种具有光学扩散效果的颗粒或者片状物涂布或者夹持在膜表面或者中间。如专利cn100381836c公开了一种扩散膜，其包含一基材，且至少有一基材表面包含含表面官能基的光学扩散微粒、接合剂和硬化剂的涂层，其中该光学扩散微粒是由多元醇聚合物所组成，且具有1～50µm的粒径，该接合剂是选自由丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂及聚酯树脂所组成的群组；专利cn104797962a公开了光扩散膜，其是用于使入射光光扩散成椭圆形的光扩散膜，其中，在膜内具有将折射率相对较高的多个薄片状物沿着沿膜面的任一方向在折射率相对较低的区域中排列多列而成的结构。

但是，上述两种结构的扩散膜存在一定的缺点：由于起扩散作用的颗粒或多或少对入射光的吸收和阻挡作用，进而会降低光线透过率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种具有表面光学扩散微结构

模具辊的制作工艺，该制作工艺制得的具有表面光学扩散微结构模具辊，通过紫外成形技术制造的光学扩散膜在取得可调节的扩散性能的同时，又不会降低入射光的透过率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺，其创新点在于：所述制作工艺包括如下步骤：

（1）预处理：对成型的辊坯依次进行表面除油和快速镀铜处理，得到一次预备辊；

（2）电沉积硫酸铜：将步骤（1）得到的一次预备辊进行硫酸铜电沉积处理，以含磷铜板为阳极，浓度为220～250g/lcus04·5h2o、60～70g/lh2s04和0.5～1.5ml/l十二烷基硫酸钠的混合液为电沉积液，设置阴极电流密度为3～10a/dm²，溶液温度为20～40℃，实施电沉积硫酸铜，且电沉积硫酸铜在搅拌过程中进行，沉积出一层厚度为50～100µm的金相结构，得到二次预备辊；

（3）电沉积氟硼酸盐铜：将步骤（2）得到的二次预备辊进行氟硼酸盐铜电沉积处理，以浓度为440～450g/lcu(bf4)2、20～30g/lh3b03和0.5～1.5ml/lph值添加剂的混合液为电沉积液，设置阴极电流密度为10～45a/dm²，溶液温度为20～40℃，实施电沉积氟硼酸盐铜，且电沉积氟硼酸盐铜在搅拌过程中进行，形成一层细密的厚度为50～100µm的金相颗粒填充，得到三次预备辊；

（4）化学刻蚀：将步骤（3）得到的三次预备辊进行化学刻蚀，剥离表面金属层；即采用浓度为500～800ml/l的氨水和200～500ml/l的双氧水的混合液进行刻蚀处理30～60s，处理后过5%稀磷酸溶液，并用纯水彻底冲洗，使金相结构裸露，得到四次预备辊；

（5）后处理：将步骤（4）的四次预备辊依次经过电解抛光和抗氧化处理，得到具有表面光学扩散微结构的成形辊。

进一步地，所述步骤（1）中的表面除油可以为酸洗除油，也可以为皂化除油。

进一步地，所述酸洗除油的具体步骤为在40～60℃的条件下，以百分质量比浓度为5～30%的h3p04溶液进行除油处理1～5min。

进一步地，所述皂化除油的具体步骤为在50～60℃的条件下，以浓度为30～50g/lnaoh、0.5～1ml/l工业洗涤剂和70～125g/l的混合液进行除油处理1～5min。

进一步地，所述步骤（1）中的快速镀铜处理的具体步骤为以电解铜板为阳极，浓度为8～30g/l氰化亚铜、12～54g/l氰化钠和2～10g/l氢氧化钠的混合液为镀铜液，设置阴极电流密度为0.2～2.2a/dm²，溶液温度为20～45℃，实施快速镀铜1～10min。

进一步地，所述步骤（5）中的电解抛光的具体步骤为采用可控硅整流器进行铜电解抛光，以铅板为阴极，铜模具辊为阳极，阴极和阳极面积的比为2～3:1，且阴阳极距离为200mm，以浓度为600～900ml/l工业磷酸、0.05～0.2g/l十二烷基硫酸钠和0.05～1g/l聚乙二醇的混合液为抛光电解液，并控制整流器工作电压6～10v，电流密度2.5～3.5a/dm²常温操作1～10min。

进一步地，所述步骤（5）中的抗氧化处理的具体步骤为：（1）将电解抛光处理后的模具辊浸没于森源pv-d04铜钝化液中，处理12～15min；（2）过纯水；（3）纯水浸泡处理，浸泡时间为3～5min；（4）除水，烘干。

本发明的优点在于：

（1）本发明具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺，该制作工艺结合电化学沉积和化学刻蚀，通过定向调节电化学沉积参数控制金属金相结构和晶体大小，进一步通过合适的化学刻蚀技术剥离表面金属，裸露出金相结构，得到类似自组织微纳表面结构；此结构具有在一定范围里随机的颗粒直径分布和表面高度发布，具有很好的漫反射光学效果；

（2）本发明具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺，其中，采用不同配方的电化学沉积液和化学刻蚀液，可以有效调整微纳结构的表面形貌，即包括凸起的形状和高度；后处理中，依次经过电解抛光和抗氧化处理，电解抛光可以进一步稳定表面形状，而抗氧化处理，可以使其表面具有一定的抗氧化能力，进而提高模具辊的使用寿命；

（3）通过本发明具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺，制得的模具辊进行生产扩散膜，其扩散膜透光率高，雾度可控，且扩散层表面硬度可控，没有颗粒脱落，抗划伤性好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺的工艺流程图。

图2为本发明具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺制得的模具辊的结构示意图。

图3为实施例1中制得的模具辊表面显微结构图。

图4为实施例2中制得的模具辊表面显微结构图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺，如图1所示，该制作工艺包括如下步骤：

（1）预处理1：对成型的辊坯依次进行酸洗除油和快速镀铜处理，得到一次预备辊；其中，酸洗除油的具体步骤为在40～60℃的条件下，以百分质量比浓度为5～30%的h3p04溶液进行除油处理1～5min；快速镀铜处理的具体步骤为以电解铜板为阳极，浓度为8～30g/l氰化亚铜、12～54g/l氰化钠和2～10g/l氢氧化钠的混合液为镀铜液，设置阴极电流密度为0.2～2.2a/dm²，溶液温度为20～45℃，实施快速镀铜1～10min；

（2）电沉积硫酸铜2：将步骤（1）得到的一次预备辊进行硫酸铜电沉积处理，以含磷铜板为阳极，浓度为220～250g/lcus04·5h2o、60～70g/lh2s04和0.5～1.5ml/l十二烷基硫酸钠的混合液为电沉积液，设置阴极电流密度为3～10a/dm²，溶液温度为20～40℃，实施电沉积硫酸铜，且电沉积硫酸铜在搅拌过程中进行，沉积出一层厚度为50～100µm的金相结构，得到二次预备辊；

（3）电沉积氟硼酸盐铜3：将步骤（2）得到的二次预备辊进行氟硼酸盐铜电沉积处理，以浓度为440～450g/lcu(bf4)2、20～30g/lh3b03和0.5～1.5ml/lph值添加剂的混合液为电沉积液，设置阴极电流密度为10～45a/dm²，溶液温度为20～40℃，实施电沉积氟硼酸盐铜，且电沉积氟硼酸盐铜在搅拌过程中进行，形成一层细密的厚度为50～100µm的金相颗粒填充，得到三次预备辊；

（4）化学刻蚀4：将步骤（3）得到的三次预备辊进行化学刻蚀，剥离表面金属层；即采用浓度为500～800ml/l的氨水和200～500ml/l的双氧水的混合液进行刻蚀处理30～60s，处理后过5%稀磷酸溶液，并用纯水彻底冲洗，使金相结构裸露，得到四次预备辊；

（5）后处理5：将步骤（4）的四次预备辊依次经过电解抛光和抗氧化处理，得到具有表面光学扩散微结构的成形辊，如图2所示，成形辊包括一成形辊本体6以及设置在成形辊本体6表面的光学扩散微结构层7；光学扩散微结构层7的表面显微结构，如图3所示，由图可知，浅色的部分为表面突起部分，平均粒径在20～30um之间，分布具有随机特性。

在具体实施时，后处理5中的电解抛光的具体步骤为采用可控硅整流器进行铜电解抛光，以铅板为阴极，铜模具辊为阳极，阴极和阳极面积的比为2～3:1，且阴阳极距离为200mm，以浓度为600～900ml/l工业磷酸、0.05～0.2g/l十二烷基硫酸钠和0.05～1g/l聚乙二醇的混合液为抛光电解液，并控制整流器工作电压6～10v，电流密度2.5～3.5a/dm²常温操作1～10min。

抗氧化处理的具体步骤为：（1）将电解抛光处理后的模具辊浸没于森源pv-d04铜钝化液中，处理12～15min；（2）过纯水；（3）纯水浸泡处理，浸泡时间为3～5min；（4）除水，烘干。

后处理中，依次经过电解抛光和抗氧化处理，电解抛光可以进一步稳定表面形状，而抗氧化处理，可以使其表面具有一定的抗氧化能力，进而提高模具辊的使用寿命。

实施例2

本实施例具有表面光学扩散微结构模具辊的制作工艺，与实施例1相比，其他处理步骤不变，改步骤（1）中的酸洗除油为皂化除油，皂化除油的具体步骤为在50～60℃的条件下，以浓度为30～50g/lnaoh、0.5～1ml/l工业洗涤剂和70～125g/l的混合液进行除油处理1～5min。

通过该实施例得到具有表面光学扩散微结构的成形辊，如图2所示，成形辊包括一成形辊本体6以及设置在成形辊本体6表面的光学扩散微结构层7；光学扩散微结构层7的表面显微结构，如图4所示，由图可知，浅色的部分为表面突起部分，平均粒径在18～32um之间，分布具有随机特性。

实施例3

利用实施例1或实施例2具有表面光学扩散微结构模具辊通过紫外成型技术制作光学扩散膜，其扩散膜透光率高，透光率＞85%，雾度可控，其雾度在70～80%，且扩散层表面硬度可控，没有颗粒脱落，抗划伤性好。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。