一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機械制造及光學元器件制造領域，具體涉及一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]表面微結構在微電子、光學和生物學等領域有著廣泛的應用前景，在光電領域、針對發光光源，特別是發光二極管(LED)的發光特點，通過在反射元件內表面構建具有特殊微觀幾何形狀的有序微結構陣列，能提高照明、顯示質量，獲得更多特殊性照明、顯示要求。目前已經發展出了多種表面微結構的制造方法，例如光刻技術、電子束刻蝕技術和微機械加工、納米壓印、LIGA技術和熱壓印等。然而這些制造方法大都因為加工難度大、成本高等缺點無法實現大面積表面微結構的精密制造。而在內表面制造大面積有序微結構陣列更是一項巨大的挑戰。對于光學反射元件這類使用廣泛的光學元器件，更需要一種實現低成本、精度高、工藝簡單、生產效率高的內表面微結構大面積制造技術。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件及其制造方法。
[0004]本發明克服現有制造微結構、特別是內表面微結構方法存在的缺陷，提供了一種新型內表面微結構制造方法，具有微結構復制比高，尺寸精密，制造工藝簡單等優點，易于實現工業化生產。
[0005]本發明采用如下技術方案:
[0006]一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件的制造方法，包括如下步驟:
[0007]SI采用凸版熱壓印涂層制備具有微凹結構的柔性轉印膠膜步驟
[0008]S2采用密封抽氣負壓吸附修飾陽模曲表面步驟；
[0009]S3熱塑性或熱固性膠料的微注射成型步驟；
[0010]S4脫模、超聲波清洗及內表面真空鍍鋁步驟。
[0011]所述采用凸版熱壓印涂層制備具有微凹結構的柔性轉印膠膜步驟具體包括:
[0012]S1.1在薄膜基材上涂覆熱固性材料，涂覆厚度多140% X凸版印模浮雕結構高度尺寸；
[0013]S1.2對涂覆后的熱固性濕膜，通過階梯遞進式固化曲線進行熱風烘干達到半固化狀態；
[0014]S1.3對半固化狀態的熱固性濕膜進行高溫處理，溫度為熱固性材料固化溫度的110%?120% ；
[0015]S1.4對高溫處理后的涂層進行凸版熱壓印，將凸版印模勻速下壓后脫模，得到具有微凹結構的柔性轉印膠膜。
[0016]所述采用密封抽氣負壓吸附修飾陽模曲表面步驟具體包括:
[0017]S2.1將上述得到的微凹結構的柔性轉印膠膜，覆在陽模上，陽模邊緣用固定框架密封，并用抽氣裝置對密封區域進行抽氣，產生負壓使得微凹結構的柔性轉印膠膜緊密貼合于陽模的各個凸模上，將抽氣干路關閉維持負壓貼合狀態，得到凸模陣列曲表面修飾后的陽模，所述陽模表面分布凸模陣列，每個凸模內開有抽氣微通道支路；
[0018]S2.2對貼合后的柔性轉印膠膜的微凹陣列表面噴涂脫模劑。
[0019]所述熱塑性或熱固性膠料的微注射成型步驟，包括:
[0020]將經表面修飾后的陽模與空腔模匹配固定，作為微注塑成型模具，當采用熱塑性材料時，微注射過程為將熔融的膠料從注射口加壓注射填充模具腔體，冷卻成型；當采用熱固性材料時，微注射過程為將液態膠料從注射口加壓注射填充模具腔體，并升溫加熱至固化溫度，固化成型。
[0021]所述脫模、超聲波清洗及內表面真空鍍鋁步驟，包括:
[0022]S4.1當膠料冷卻成型或固化成型后，將空腔模與經表面修飾后的陽模分開，并打開抽氣干路，氣體進入到柔性轉印膠膜與凸模陣列表面的陽模之間，將兩者分離，柔性轉印膠膜連同待成型器件一同取出；
[0023]S4.2待成型器件空冷至室溫保持一段時間后，將柔性轉印膠膜從成型器件內表面剝離，隨后對成型器件進行超聲波清洗，采用真空鍍鋁工藝在成型器件內表面鍍上鋁膜形成反射面，即可制成具有內表面微凸結構陣列的反射元件。
[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、聚酰亞胺或聚醚酰亞胺，所述熱固性材料為有機硅樹脂，所述凸版印模浮雕結構為椎體或臺體，椎體包括圓錐、棱錐，臺體包括圓臺、棱臺，凸版印模浮雕結構底面最小外接圓直徑為2.5 μπι，凸版印模浮雕結構的高度為3 μπι。
[0025]所述階梯遞進式固化曲線包括預熱保溫階梯曲線和半固化保溫階梯曲線。
[0026]所述熱塑性材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛樹脂或聚乙烯，所述熱固性材料為聚二甲基硅氧烷。
[0027]一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件，所述微凸結構為椎體或臺體，椎體包括圓錐、棱錐，臺體包括圓臺、棱臺，微凸結構底面最小外接圓直徑<2.5 μπι，微凸結構的高度彡3 μπι。
[0028]所述微凸結構為圓錐形狀時，圓錐底面直徑e [1.2 μ m, 2.5 μ m]，圓錐頂部尖端球半徑^ 150nm，圓維高度e [1.1 μ m, 3 μ m] ο
[0029]本發明的有益效果
[0030]本發明克服現有制造微結構、特別是內表面微結構方法存在的缺陷，提出了采用凸版熱壓印涂層制備柔性轉印膠膜，結合采用密封抽氣負壓吸附的陽模曲表面修飾方法，利用熱塑性或熱固性膠料的微注射成型，最后在制得的成型器件內表面真空鍍鋁得到反射元件；
[0031]本發明內表面微結構制造方法，具有微結構復制比高，尺寸精密，制造工藝簡單等優點，易于實現工業化生產；
[0032]本發明反射元件，通過在反射元件內表面構建具有特殊微觀幾何形狀的有序微結構陣列，能提高發光光源，特別是發光二極管(LED)光源的照明、顯示質量，獲得更多特殊性照明、顯示要求。
【附圖說明】
[0033]圖1是凸版印模對薄膜基材上涂覆的熱固性材料的凸版熱壓印過程；
[0034]圖2是凸版印模浮雕結構示意圖；
[0035]圖3是凸版熱壓印后的柔性轉印膠膜；
[0036]圖4是采用密封抽氣負壓吸附的陽模曲表面修飾的示意圖；
[0037]圖5是曲表面修飾后陽模剖面結構示意圖；
[0038]圖6是微注射成型后組合模具剖面示意圖；
[0039]圖7是成型器件的柔性轉印膠膜剝離工序剖面示意圖；
[0040]圖8是經過凸版熱壓印后柔性轉印膠膜壓印硅膠涂層表面微凹結構SEM圖；
[0041]圖9是一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件的SEM圖。
[0042]圖中示出:
[0043]11-具有微凹結構的柔性轉印膠膜，12-凸版印模，13-熱固性濕膜，14-薄膜基材，15-凸版印模浮雕結構，21-陽模，22-凸模陣列，23-抽氣微通道支路，24-固定框架，25-抽氣裝置，26-凸模陣列曲表面修飾后的陽模，31-空腔模，32-注射口，33-模具腔體，34-加熱棒，41-反射元件。
【具體實施方式】
[0044]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0045]實施例
[0046]一種內表面具有微凸結構陣列的反射元件的制造方法，包括如下步驟:
[0047]SI如圖1所示，采用凸版熱壓印涂層制備具有微凹結構的柔性轉印膠膜步驟，包括:
[0048]S1.1選取中高熱穩定性、機械性能優良，韌性較好、不透氣的薄膜基材。在所選薄膜基材14上涂覆熱固性材料。涂覆厚度多140% X凸版印模浮雕結構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、聚酰亞胺或