CN113942156B - 一种多层复合材料及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种多层复合材料及其制作方法，该多层复合材料包括至少一层微结构层和至少一层填平层，通过使用具有微结构的辊筒模具在基材层上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构即转印到基材层上，在基材层上形成微结构层；再使用辊面光滑或粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，将所述微结构层凹陷的区域填平，待树脂材料固化后，形成所述填平层，再重复前述步骤即可形成微结构层和填平层交替层叠的包含多种微结构形状和任意厚度的多层复合材料。本发明的多层复合材料及其制作方法克服了现有技术的多层复合材料的制作受设备及工艺限制不能任意和精确控制总厚度、各层厚度、层数以及各层间结合不牢固，易脱层的问题。

Description

一种多层复合材料及其制作方法

技术领域

本发明属于多层复合材料制作技术领域，特别涉及多层复合材料及其制作方法。

背景技术

用于光学系统或是特定用途的多层材料由多层薄膜叠合组成，各层之间依据需求设计各种功能，若应用于光学系统中（比如投影屏幕中），多层材料的设计可以使某波长区段的光通过或阻挡特定波长的光线，此类具有多层光学膜的光学元件可以由高分子聚合物所组成。各种用途的多层材料结构一般都是利用一种共挤出（ c o - e x t r s i o n ）的制作方法（参见申请号为CN201210067541.7的发明专利申请说明书及相关附图），这种方法是将各种材料加入挤出设备中，通过设备中的分流或分层装置将材料倍增成不同的层数，再由挤出设备中的挤压模具控制各层的厚度和形状，最后通过整形装置微调各层的厚度和使各层结合在一起，最终制作出多层复合材料产品。

前述共挤出方法制作多层复合材料存在的缺点是，多层复合材料的层数受到挤出设备的分层装置的数量限制，一台挤出设备能够制作的多层复合材料的层数是在设备定型时就已唯一确定，不能任意增加多层复合材料的层数；多层复合材料的总厚度和各层的厚度都受到挤出设备的分层和整形装置的限制，不能够任意制作各层的厚度，也不能够制作总厚度超出挤出设备设计的制作多层复合材料的厚度，使得该方法制作的多层复合材料不能够满足超厚多层复合材料需求应用场景；通过分流和整形后的多层复合材料的各层之间是一种平面间层叠结合状态，还会导致层间结合的强度不高，容易在使用中分层、脱层；同时分成和整形装置制作各层平面的整体厚度均一性极难控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多层复合材料及其制作方法，能够任意的控制多层复合材料的层数、总厚度以及各层的厚度，满足各种多层复合材料应用场景的需求；并且各层间采用微结构层与填平层搭配的结构形式，增加了各层间的粘接面积，可以有效的提升层间的结合强度，并且通过精密加工的辊筒模具制作的微结构层的尺寸精度和一致性极高，可以有效的解决多层复合材料各层间厚度均一性难以控制的问题。

本发明的一种多层复合材料及其制作方法是通过如下技术方案实现：

一种多层复合材料，包括微结构层和填平层，所述微结构层与所述填平层交替层叠设置，所述微结构层上设置有若干呈齿形的微结构，通过调节所述微结构的齿形高度，形成厚度可精确控制的多层复合材料。

进一步地，所述多层复合材料还包括基材层，所述微结构层和所述填平层交替层叠设置在所述基材层的表面。

进一步地，所述多层复合材料包括至少两层微结构层，所述微结构层的微结构的断面形状/齿形节距/齿形高度在层与层之间全部相同或部分相同或全部不同。

进一步地，所述微结构层与所述填平层所使用的树脂材料折射率在层与层之间全部相同或部分相同或全部不同。

进一步地，所述填平层的表面是光滑的或者粗糙的。

进一步地，所述微结构层与各层所述填平层所使用的树脂材料中还可以加入色粉、光扩散粒子和光吸收材料，形成的所述多层复合材料应用在光电显示中提升显示效果。

具体地，一种多层复合材料（含基材层）的制作方法，包括以下步骤：

S1、在基材上制作微结构层：使用具有微结构的辊筒模具在基材上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构即转印到基材上，在基材上形成微结构层；

S2、在微结构层上制作填平层：使用辊面光滑或者辊面粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，将所述微结构层上凹陷的区域填平，待树脂材料固化后，形成所述填平层，得到多层复合材料。

进一步地，所述步骤S2制作的所述多层复合材料的总厚度等于所述基材的厚度和所述微结构层上的微结构阵列齿形高度之和。

具体地，一种多层复合材料（不含基材层）的制作方法，包括以下步骤：

S1、在基材上制作微结构层：使用具有微结构的辊筒模具在基材上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构即转印到基材上，在基材上形成微结构层；

S2、在微结构层上制作填平层：使用辊面光滑或者辊面粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，将所述微结构层上凹陷的区域填平，待树脂材料固化后，形成所述填平层；

S3、将基材与微结构层分离，形成不含基材层的多层复合材料。

进一步地，在步骤S2完成后，依次重复步骤S1和步骤S2，即可通过增加所述微结构层和所述填平层的层数严格控制所述多层复合材料的厚度，所述多层复合材料的厚度等于所述微结构层的微结构齿形高度之和。

进一步地，在依次重复步骤S1和步骤S2时，还可以更换不同的辊筒模具制作所述微结构层和/或所述填平层，形成相应的具有多种微结构形状和厚度可精确调节的多层复合材料。

本发明的有益效果：

1、提供一种多层复合材料的制作方法，能够任意的精确控制多层复合材料的层数、总厚度以及各层的厚度，满足各种多层复合材料应用场景的需求；

2、提供一种多层复合材料结构，各层间采用微结构层与填平层搭配的结构形式，增加了各层间的粘接面积，可以有效的提升层间的结合强度，并且通过精密加工的辊筒模具制作的微结构层的尺寸精度和一致性极高，可以有效的解决多层复合材料各层间厚度均一性难以控制的问题。

附图说明

图1为本发明实施例一的含基材层的三层复合材料的结构断面示意图；

图2为本发明实施例一的不含基材层的两层复合材料的结构断面示意图；

图3为本发明实施例一的多层复合材料的结构断面示意图；

图4为本发明实施例二的多层复合材料的结构断面示意图；

图5为本发明实施例三的多层复合材料的结构断面示意图；

图6为本发明实施例四的多层复合材料的结构断面示意图；

图7为本发明实施例五的多层复合材料的结构断面示意图；

图8为本发明实施例七的制作具有微结构的辊筒模具的制作流程图；

图9为本发明实施例七的制作辊面光滑的辊筒模具的制作流程图；

图10为本发明实施例七的制作辊面粗糙的辊筒模具的制作流程图；

图11为本发明实施例七的制作多层复合材料的流程图；

图12为本发明实施例七的制作多层复合材料的又一流程图；

图13为本发明将多层复合材料应用于投影屏幕的截面示意图。

附图标记说明：10-多层复合材料；101-基材层；102-微结构层；1021-微结构；103-填平层；104-粗糙面；105-光滑面；20-投影屏幕； p-齿形节距；h-齿形高度；Z-材料折射率；T-观看者。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示为本发明实施例一的含基材层的三层复合材料的结构断面示意图，该三层复合材料由一层基材层101、一层微结构层102和一层填平层103组成，微结构层102包括若干完全相同的微结构，所述微结构的断面形状为半圆弧形，整个微结构层102上的微结构的断面形状、齿形节距和齿形高度全部相同。微结构层102由多条线条状的微结构阵列组成。填平层103将整个微结构层102上的各圆弧形的微结构阵列齿形的凹陷的区域全部填充平整。

进一步地，如图2所示为本发明实施例一的不含基材层的两层复合材料的结构断面示意图，该多层复合材料由微结构层102和填平层103组成，微结构层102包含若干微结构，所述微结构的断面形状为半圆弧形，整个微结构层102上的微结构的断面形状、齿形节距和齿形高度全部相同。微结构层102由多条线条状的微结构阵列组成。填平层103将整个微结构层102上的各圆弧形的微结构阵列齿形的凹陷的区域全部填充平整。

进一步地，如图3所示为本发明实施例一的多层复合材料的结构断面示意图，该多层复合材料由一层基材层101和若干交替层叠在基材层101上的微结构层102和填平层103组成，该复合材料的层数为n（n为奇数），其中n＞3，利用微结构层102与填平层103交替层叠，可以制作任意层数，任意厚度的多层复合材料。

进一步地，图3所示的微结构层102和填平层103都位于基材层101的同一面上，当然也可以在基材层的不同面上都设置有微结构层和填平层（未附图），以满足多层复合材料在不同应用场景的需要。

进一步地，多层微结构层上的微结构阵列还可以是非线性排列的，比如点状/球状的多层微结构阵列，其排列方式可以是无规律离散的排列方式，这样有利于消除层间的内应力，使各层的结合强度更高。

进一步地，多层复合材料不一定只有一层基材层，还可以是基材层间隔设置在填平层与微结构层之间形成，具有基材层和微结构层与填平层交替层叠的多层复合材料。

进一步地，多层复合材料还可以是不含有基材层，只有微结构层与填平层交替层叠。

进一步地，还可以通过调节微结构层102上的微结构的齿形高度，精确控制微结构层102的厚度，再通过交替层叠的微结构层102和填平层103精确控制多层复合材料的厚度。微结构层设置的微结构在层叠填平层时，能够起到支撑和限位的作用，因此通过设置微结构阵列能够精确控制各微结构层和填平层的尺寸精度，使各层结构和最终形成的多层复合材料都能获得极高的厚度一致性。另外微结构层上设置的微结构阵列还能增大微结构层与填平层之间的粘接面积，可以有效的提升层间的结合强度，使多层复合材料更加牢固。

实施例二

如图4所示为本发明实施例二的多层复合材料的结构断面图，多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填料层组成，微结构层和填料层交替设置在基材层表面。如图4a所示，微结构层的所有微结构1021的断面形状全部相同，均呈半圆弧形。如图4b所示，该多层复合材料上的三层微结构层中同一微结构层的微结构1021断面形状完全相同；不同微结构层中只有两层微结构层的微结构1021断面形状相同，呈半圆弧形；另外一层微结构层的微结构1021断面形状不同，呈三角形。如图4c所示，该多层复合材料的三层微结构层中同一微结构层的微结构1021断面形状完全相同；该多层复合材料的三层微结构层的微结构1021的断面形状层与层之间都不相同，分别呈半圆弧形，三角形和梯形。

进一步地补充说明，当多层复合材料组成层数相对于图4所示的多层复合材料层数更多时，各层微结构层的所有微结构1021的断面形状全部相同，可以全部是半圆弧形，也可以全部是三角形，还可以全部是梯形，还可以全部是其它形状；当多层复合材料组成层数相对于图4所示的多层复合材料层数更多时，其中有一层或多层微结构层上的微结构与其它微结构层上的微结构的断面形状不同，都是属于多层复合材料上微结构阵列齿形的断面形状层与层间部分相同的情况；当多层复合材料组成层数相对于图4所示的多层复合材料层数更多时，各微结构层上的微结构的断面形状层与层间都不相同，这种方案虽然增加了制作难度，但是变换了各层间的微结构形状，可以有效的抵消各层间的内应力，进一步增强层间的结合强度。

进一步地补充说明，各层微结构层上的微结构1021的断面形状除了半圆弧形，三角形、梯形等形状，当然也还可以是其它多边形形状，只要能够增加填平层和微结构层之间的接触面积，就能有效增强各层之间相互的结合强度，解决任意层叠多层复合材料都不会分成、脱层的问题。当然将该多层复合材料用于光电显示场景时，通过设计各层上微结构阵列齿形的断面形状，利用不同齿形形状对光线的折反射作用不同，使多层复合材料起到扩散作用，对于提升显示屏幕的观看视场具有非常好的效果。

进一步地，多层复合材料上的每一层单独的微结构层上的微结构的断面形状可以是全部相同的，比如图4c中的一层都是呈半圆弧形或三角形或梯形等；还可以是部分相同的，比如在该层的多个半圆弧形中插入一个或多个三角形，即形成部分呈半圆弧形，部分呈三角形的一层微结构层，那么该层微结构层上的微结构就是部分相同；当然也可以是一层微结构层上的微结构阵列齿形断面形状全部不同，比如由半圆弧线、三角形、梯形以及其它多边形形状搭配组成一层微结构层。

实施例三

如图5所示为本发明实施例三的多层复合材料的结构断面示意图。

如图5a所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在这三层微结构层上的微结构1021的齿形节距P都相同。

如图5b所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在这三层微结构层上的微结构1021的齿形节距P只有两层是相同的，另外的一层的齿形节距P是不同的，这种情况下该多层复合材料上各微结构阵列齿形的节距为层与层间部分相同。当然当复合材料的组成层数更多的时候，其中有一层或多层微结构层上的微结构阵列齿形节距与其它微结构层上的微结构阵列齿形节距不同，都是属于多层复合材料上微结构阵列齿形节距部分相同的情况，在此就不一一叙述。

如图5 c所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在这三层微结构层上的微结构1021的齿形节距P各层间全部不同，这种情况下该多层复合材料上各微结构的齿形节距为层与层间全部不同。这种情况下的微结构的齿形节距可以消除多层复合材料在显示应用中的干涉条纹

进一步地，多层复合材料上的每一层单独的微结构层上的微结构1021的齿形节距可以是全部相同的，也可以是部分相同的，还可以是全部不同的。

实施例四

如图6所示为本发明实施例四的多层复合材料的结构断面示意图。

如图6 a所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在这三层微结构层上的微结构1021的齿形高度h层与层间全部相同。

如图6b所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在这三层微结构层上的微结构1021的齿形高度h只有两层是相同的，另外的一层的齿形高度h是不同的，这种情况下该多层复合材料上各微结构的齿形高度h为层与层间部分相同。当然当复合材料的组成层数更多的时候，其中有一层或多层微结构层上的微结构齿形高度与其它微结构层上的微结构齿形高度不同，都是属于多层复合材料上微结构齿形高度部分相同的情况，在此就不一一叙述。

如图6c所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在这三层微结构层上的微结构1021的齿形高度h各层间全部不同，这种情况下该多层复合材料上各微结构阵列齿形的高度为层与层间全部不同。这种情况下的微结构齿形高度可以满足多层复合材料在显示应用中的不同区域扩散度不同的要求。

进一步地，多层复合材料上的每一层单独的微结构层上的微结构1021的齿形高度可以是全部相同的，也可以是部分相同的，还可以是全部不同的。

实施例五

如图7所示为本发明实施例五的多层复合材料的结构断面示意图。

如图7a所示，该多层复合材料由一层微结构层102和一层填平层103组成，在这两层的复合材料上的微结构层102与填平层103之间所使用的树脂材料的材料折射率Z在层与层之间全部相同。

如图7b所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在该多层复合材料上的一层微结构层102与相邻的两层填平层103所使用的树脂材料的材料折射率Z相同，其它微结构层与填平层相互间使用的树脂材料的材料折射率不同，这种情况下该多层复合材料上各层微结构层与各层填平层所使用的树脂材料的材料折射率在层与层间部分相同。当然当复合材料的组成层数更多的时候，其中有一层或多层微结构层与一层或多层填平层所使用的树脂材料的材料折射率相同，都是属于多层复合材料上微结构层与填平层层与层间部分相同的情况，在此就不一一叙述。

如图7c所示，该多层复合材料由一层基材层、三层微结构层和三层填平层组成，在该多层复合材料上所有的微结构层、填平层所使用的树脂材料的材料折射率Z相互都不相同，这种情况下该多层复合材料上各微结构层与各填平层所使用的树脂材料的材料折射率Z为层与层间全部不同。当然还可以是在多层复合材料上的多层微结构层所使用的树脂材料的材料折射率相同，而多层填平层所使用的树脂材料的材料折射率相互间不同且与微结构层也不同，这种情况也属于该多层复合材料上各微结构层与各填平层所使用的树脂材料的材料折射率为层与层间全部不同；还可以是在多层复合材料上的多层填平层所使用的树脂材料的材料折射率相同，而多层微结构层所使用的树脂材料的材料折射率相互间不同且与填平层也不同，这种情况该多层复合材料上各微结构层与各填平层所使用的树脂材料的材料折射率为层与层间全部不同。这种情况下各层不同的树脂材料的材料折射率用于进一步地增加多层复合材料对光线的扩散效果。

进一步地，多层复合材料上的每一层单独的微结构层或填平层上所使用的树脂材料的材料折射率可以是全部相同的，也可以是部分相同的，还可以是全部不同的。

进一步地，如图7 a所示（图中只标示了一层填平层的表面是粗糙面的情况），多层复合材料10上的填平层的表面是粗糙面104，因为在多层复合材料上的填平层至少为一层，所以可以是指每一层的填平层的表面都是粗糙的，也可以是指单独一层填平层的表面是粗糙的，又或是有某几层填平层的表面是粗糙的等多种情况都是可以的。另外这里的所说的填平层的“表面”是指填平层与微结构层相邻的界面或是如图7中a图所示的最外层填平层的露出的面。这里将填平层的表面设置成粗糙的面，可以进一步地增强填平层与微结构层之间的结合强度。

进一步地，如图7b所示，多层复合材料10上的填平层的表面还可以是光滑面105，因为光面辊筒模具制作更加容易、成本更低，所以在多层复合材料满足要求的情况下，将填平层制作成光滑面的成本更低。

实施例六

本实施例的情况是一种由基材层的多层复合材料，该多层复合材料是由前述实施例一到实施例五的各种情况组合形成，比如在该多层复合材料上的组成微结构层102的各微结构1021的断面形状还可以是相互间不相同，比如同一层中一条微结构的断面形状为半圆弧形，相邻的另一条微结构的断面形状为三角形，还可以是有部分微结构的断面形状相同，另外的部分微结构的断面形状与之不相同；各条微结构的齿形节距P也可以是相互间不相同，还可以是部分微结构的齿形节距P相同，另外部分的齿形节距P与之不相同；各条微结构的齿形高度h也可以是相互间不相同，也可以是部分微结构的齿形高度h相同，另外部分的齿形高度h与之不相同，当微结构的齿形高度相互间不相同时，多层复合材料10的总高度等于基材层101的厚度加上微结构层102中最高的微结构1021的齿形高度。

进一步地，制作微结构层102与填平层103的树脂材料的材料折射率Z可以是相同的，也可以是不同的，当树脂材料的材料折射率Z相同时，主要是将多层复合材料应用到只对厚度有要求的场景；当树脂材料的材料折射率Z不同时，可将多层复合材料应用到对光线有扩散视场要求的特殊场景。当然制作微结构层102与填平层103的树脂材料的材料折射率还可以是部分层相同，另外部分层不相同，这样利用最少的树脂材料种类和减少树脂材料更换的工作，就满足了扩散视场的需求，降低制作难度和材料的使用种类，降低了制作成本。

进一步地，制作微结构层102和填平层103的树脂材料包括但不限于是射线固化树脂，热固化树脂和反应型固化树脂。

进一步地，在微结构层102和填平层103的树脂材料中还可以加入色粉、光扩散粒子和光吸收材料。加入色粉的目的是调整多层复合材料整体的外观颜色，当将多层复合材料使用在投影屏幕上显示图像时，还能够增加对环境光的吸收，提升投影屏幕对比度；加入光扩散粒子的目的是能够使经过多层复合材料的光线发生均匀散射，进一步使得光强分布更均匀。光扩散粒子包括但不限于二氧化硅粒子、三氧化二铝粒子、氧化钛粒子、氧化铈粒子、氧化锆粒子、氧化钽粒子、氧化锌粒子、氟化镁粒子、氧化钛、云母、硫酸钡、氯化钡等固态颗粒物材料，这些粒子可以是球形的，椭球形的，棱形的或多面体形的通过粒子上的多个微小的表面散射光线，改变了光线的传播路径，实现调节光线出射角度、成像和均匀散射的目的；加入光吸收材料的目的是能够对一些不需要的光线进行吸收，选择性透过需要的光线也能有效的提升多层复合材料在显示应用中的显示对比度，此处的光吸收材料包括但不限于各种颜料、染料或者炭黑、黑色氧化铁等，起到滤光调色的作用。

进一步地，可以是在每一层微结构层102的树脂材料中都加入色粉，也可以是只在部分层中加入色粉，只要满足颜色调节的需要即可；相同的，可以是在每一层填平层103的树脂材料中都加入色粉，也可以是只在部分层中加入色粉，只要满足颜色调节的需要即可。

进一步地，可以是在每一层微结构层102的树脂材料中都加入光扩散粒子，也可以是只在部分层中加入光扩散粒子，只要满足均匀扩散光的需要即可；相同的，可以是在每一层填平层103的树脂材料中都加入光扩散粒子，也可以是只在部分层中加入光扩散粒子，只要满足均匀扩散光的需要即可。

进一步地，可以是在每一层微结构层102的树脂材料中都加入光吸收材料，也可以是只在部分层中加入光吸收材料，只要满足显示对比度的需要即可；相同的，可以是在每一层填平层103的树脂材料中都加入光吸收材料，也可以是只在部分层中加入光吸收材料，只要满足显示对比度的需要即可。

进一步地，基材层101可以由包括但不限于以下的材料构成，如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，酪蛋白磷酸肽，双轴向聚丙烯，聚碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯弹性体等柔性塑料或橡胶材料，或者玻璃、亚克力、陶瓷等有一定刚性的透明基板。

进一步地，基材层101还可以被灰色染料/颜料着色，使得基材层101的透光度适当降低，以调整投影屏幕整体的外观颜色、增加对环境光的吸收，提升投影屏幕对比度。

实施例七

如图8所示为本发明实施例七的制作具有微结构的辊筒模具的流程图。制作具有微结构的辊筒模具包括以下步骤：

S01、确定多层复合材料的总厚度；

具体地，根据多层复合材料应用场景的需要，选择基材的型号，厚度，设计确定出多层复合材料的总厚度。

S02、根据多层复合材料的总厚度，设定微结构的涂布层数、齿形形状、齿形节距和齿形高度；

具体地，根据设计确定的多层复合材料的总厚度和基材的厚度，以及模具加工的难易程度，加工制作成本、扩散要求等设计确定微结构的层数，用多层复合材料的总厚度减去基材的厚度，再除以微结构的层数计算出微结构的齿形高度，设计要加工的微结构的齿形形状，齿形节距等参数。

S03、设定辊筒的直径、长度参数，根据参数制作辊筒胚辊；

具体地，根据涂布设备的安装要求，以及多层复合材料产品的宽幅要求，确定出辊筒的直径和长度参数；

进一步地，根据前述辊筒参数确定平板材的长、宽、厚度等参数，按板材参数裁切平板材两张，并分别将两张平板材卷曲成直径不同的圆柱状，用于制作辊筒模具的内层和外层；

进一步地，在直径较小的圆柱状板材表面车削螺纹型的双沟槽，用于辊筒模具的内层冷却水进和出的流道；

进一步地，将直径较小的圆柱状板材嵌入直径较大的圆柱状板材内，将端头密封，形成双层的圆柱状辊筒；

进一步地，在辊筒的一端焊接冷却水管路和轴头，制作成辊筒胚辊。

S04、将辊筒胚辊的辊面进行精密车削，形成光滑的辊面；

具体地，通过机床的精密车削，使辊筒胚辊的辊面平整，厚度均匀，消除辊面的气孔、凹凸缺陷等，制作成辊面光滑的辊筒。当然还可以使用精密磨削等其它抛光方法使辊筒的辊面平整，制作成光滑的辊筒。

S05、将精密车削后的辊筒胚辊的辊面电镀高硬度的金属或合金材料；

具体地，采用电镀的方式在辊筒光滑的辊面上制作硬度为HB180~HB245（HB指布氏硬度是表示材料硬度的一种标准）的厚度为250μm~1000μm的金属或合金材料，此处为便于后续在电镀层上加工微结构，所以电镀的材料应相对保护层材料较软，电镀的材料的厚度应大于需要加工的微结构的齿形高度。此步骤电镀的金属材料比如铜、锌、锡等；合金材料比如铜锌合金、铜锡合金等，此处电镀的材料硬度也不能过高并且厚度应该较厚，因为后续还需要在镀层材料上加工微结构，要便于后续加工，并且镀层厚度要大于微结构阵列齿形的高度。

S06、将微结构的齿形形状、齿形节距和齿形高度数据导入数控机床，通过数控机床在完成步骤S05的辊筒辊面上加工微结构，制作成辊筒模具胚辊；

具体地，通过数控机床在电镀后的辊面上雕刻微结构，制作成辊筒模具的胚辊。

S07、将辊筒模具胚辊电镀耐腐蚀、高硬度的材料，在微结构面上形成保护层，制作成具有微结构的辊筒模具。

具体地，在辊筒上雕刻完成微结构后，再次使用电镀的方式在微结构阵列齿形上制作一层耐腐蚀、高硬度的材料用于保护微结构阵列齿形，该材料的硬度为HV600~HV800（HV指维氏硬度是表示材料硬度的一种标准，应用于相对于布氏硬度较硬的材料），厚度为1μm~5μm，因为此步骤电镀材料的作用仅仅是作为保护层，所以不用镀太厚，以免破坏微结构阵列齿形特征，同时需要硬度更高、更加耐腐蚀的材料。该材料可以是金属材料如铬、镍等，也可以是合金材料如镍磷合金、锌钴合金、锌镍合金、镍铁合金等，至此具有微结构的辊筒模具制作完成。

进一步地，如果设计的多层复合材料上的多层微结构具有多种不同的齿形形状、齿形高度和齿形节距等，那么就需要对应制作多种具有相应微结构的辊筒模具，此时只需要重复前述各步骤即可制作出相应的辊筒模具。当然在多层复合材料需要使用的微结构设计完成后，就可以得出需要的辊筒模具数量，此时也可以批量化制作相应的坯辊，通过前述一轮的步骤即可将全部的辊筒模具制作完成。

参照图9所示，本发明实施例七的制作辊面光滑的辊筒模具的方法，包括以下步骤：

S01、设定辊筒的直径、长度参数，根据参数制作辊筒胚辊；

具体地，根据涂布设备的安装要求，以及多层复合材料产品的宽幅要求，确定出辊筒的直径和长度参数；

进一步地，根据前述辊筒参数确定平板材的长、宽、厚度等参数，按板材参数裁切平板材两张，并分别将两张平板材卷曲成直径不同的圆柱状，用于制作辊筒模具的内层和外层；

进一步地，在直径较小的圆柱状板材表面车削螺纹型的双沟槽，用于辊筒模具的内层冷却水进和出的流道；

进一步地，将直径较小的圆柱状板材嵌入直径较大的圆柱状板材内，将端头密封，形成双层的圆柱状辊筒；

进一步地，在辊筒的一端焊接冷却水管路和轴头，制作成辊筒胚辊。

S02、将辊筒胚辊的辊面进行精密车削，形成光滑的辊面；

具体地，通过机床的精密车削，使辊筒胚辊的辊面平整，厚度均匀，消除辊面的气孔、凹凸缺陷等，制作成辊面光滑的辊筒。同样的还可以使用精密磨削等其它抛光方法使辊筒的辊面平整，制作成光滑的辊筒。

S03、将精密车削后的辊筒胚辊电镀耐腐蚀、高硬度的材料对光滑的辊面进行保护，制作成辊面光滑的辊筒模具胚辊；

具体地，使用电镀的方式在光滑的辊面上制作一层耐腐蚀、高硬度的材料用于保护辊面，该材料的硬度为HV700~HV900（HV指维氏硬度是表示材料硬度的一种标准，应用于相对于布氏硬度较硬的材料），厚度为120μm~180μm，此处电镀的材料除了用于保护辊面外，还具有消除辊面的缺陷的作用，同时还应为后续磨削加工留出余量，所以此处需要电镀较厚的耐腐蚀、高硬度材料。该材料可以是金属材料如铬、镍等，也可以是合金材料如镍磷合金、锌钴合金、锌镍合金、镍铁合金等，从而制作成辊筒模具胚辊。

S04、将辊筒模具胚辊的辊面进行精密磨削，使辊面厚度均匀，消除辊面的缺陷，制作成辊面光滑的辊筒模具。当然除了精密磨削外，也还可以使用化学抛光、射流抛光、磁流变抛光等其它精密抛光方法，使辊筒表面厚度均匀，制作成光滑的辊筒模具。

具体地，使用精密磨削的方式将辊筒模具胚辊表面电镀的耐腐蚀、高硬度材料的不平整、气孔等缺陷消除，制作成辊面光滑的辊筒模具。

参照图10所示，本发明实施例七的制作辊面粗糙的辊筒模具的方法，包括以下步骤：

S01、设定辊筒的直径、长度参数，根据参数制作辊筒胚辊；

具体地，根据涂布设备的安装要求，以及多层复合材料产品的宽幅要求，确定出辊筒的直径和长度参数；

进一步地，根据前述辊筒参数确定平板材的长、宽、厚度等参数，按板材参数裁切平板材两张，并分别将两张平板材卷曲成直径不同的圆柱状，用于制作辊筒模具的内层和外层；

进一步地，在直径较小的圆柱状板材表面车削螺纹型的双沟槽，用于辊筒模具的内层冷却水进和出的流道；

进一步地，将直径较小的圆柱状板材嵌入直径较大的圆柱状板材内，将端头密封，形成双层的圆柱状辊筒；

进一步地，在辊筒的一端焊接冷却水管路和轴头，制作成辊筒胚辊。

S02、将辊筒胚辊的辊面进行精密车削，形成光滑的辊面；

具体地，具体地，通过机床的精密车削，使辊筒胚辊的辊面平整，厚度均匀，消除辊面的气孔、凹凸缺陷等，制作成辊面光滑的辊筒。同样的还可以使用精密磨削等其它抛光方法使辊筒的辊面平整，制作成光滑的辊筒。

S03、将精密车削后的辊筒胚辊电镀高硬度的金属或合金材料；

具体地，采用电镀的方式在辊筒光滑的辊面上制作硬度为HB180~HB245（HB指布氏硬度是表示材料硬度的一种标准）的厚度为250μm~1000μm的金属或合金材料，此处为便于后续在电镀层上加工粗糙结构，所以电镀的材料应相对保护层材料较软，电镀的材料的厚度应大于需要加工的粗糙结构的高度。此步骤电镀的金属材料比如铜、锌、锡等；合金材料比如铜锌合金、铜锡合金等，此处电镀的材料硬度也不能过高并且厚度应该较厚，因为后续还需要在镀层材料上加工粗糙结构，要便于后续加工，并且镀层厚度要大于粗糙结构的高度。

S04、在辊筒辊面上加工粗糙面，制作成粗糙的辊筒模具胚辊。

具体地，可以使用刻蚀的方式将辊筒表面加工成粗糙的面，制作成粗糙的辊筒模具胚辊。

S05、将辊筒模具胚辊电镀耐腐蚀、高硬度的材料，在粗糙面上形成保护层，制作成具有粗糙面的辊筒模具。

具体地，在辊筒上刻蚀完成粗糙结构后，再次使用电镀的方式在粗糙结构齿上制作一层耐腐蚀、高硬度的材料用于保护粗糙结构，该材料的硬度为HV600~HV800（HV指维氏硬度是表示材料硬度的一种标准，应用于相对于布氏硬度较硬的材料），厚度为1μm~5μm，因为此步骤电镀材料的作用仅仅是作为保护层，所以不用镀太厚，以免破坏粗糙结构特征，同时需要硬度更高、更加耐腐蚀的材料。该材料可以是金属材料如铬、镍等，也可以是合金材料如镍磷合金、锌钴合金、锌镍合金、镍铁合金等，至此具有粗糙面的辊筒模具制作完成。

进一步地，如果设计的多层复合材料上的多层填平层具有多种不同的粗糙结构，那么就需要对应制作多种具有相应粗糙结构的辊筒模具，此时只需要重复前述各步骤即可制作出相应的辊筒模具。当然在多层复合材料需要使用的粗糙结构设计完成后，就可以得出需要的辊筒模具数量，此时也可以批量化制作相应的坯辊，通过前述一轮的步骤即可将全部的辊筒模具制作完成。

参照图11所示，本发明实施例七的一种制作多层复合材料的方法，包括以下步骤：

S1、在基材上制作微结构层：使用具有微结构的辊筒模具在基材上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构形状即转印到基材上，在基材上形成微结构层；

具体地，对应设计的多层复合材料，选择对应厚度或型号的基材；对应设计的多层复合材料上的微结构，选择相应的辊筒模具和树脂材料，通过涂布设备将辊筒模具上的微结构转印到基材上，固化形成微结构层。

S2、在微结构层上制作填平层：使用辊面光滑的或粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，将所述微结构凹陷的区域填平，待树脂材料固化后，形成所述填平层。

具体地，对应设计多层复合材料上的填平层，选择辊面光滑的或粗糙的辊筒模具和对应的树脂材料，在固化后的微结构层上再次涂布树脂材料，固化后形成填平层。

进一步地，步骤S2制作的多层复合材料的总厚度等于基材层的厚度和微结构层上的微结构的齿形高度之和。

进一步地，若要制作更多层的微结构层和填平层，则需要重复上述步骤S1和S2，即可制作出任意多层，任意厚度的多层复合材料，若多层复合材料上某些微结构层的微结构齿形特征不同，则需要在进行步骤S1制作对应微结构层时，更换对应设计的微结构的辊筒模具后，再涂布转印微结构即可。同样的，若多层复合材料上某些填平层的粗糙结构不同，也需要在进行步骤S2制作填平层时，更换对应设计的粗糙结构辊筒模具，再涂布转印制作填平层。

进一步地，依次重复步骤S1和步骤S2，即可任意的增加多层复合材料的层数和厚度，并且增加的多层复合材料的厚度等于增加的各微结构层的齿形高度之和。

进一步地，在依次重复步骤S1/和步骤S2时，还可以跟换不同的辊筒模具用于制作各微结构层/和填平层，形成具有多种微结构形状和厚度可任意调节的多层复合材料。

进一步地，由于辊筒模具上的微结构都是使用超精密机床加工制作，微结构的尺寸精度可达到纳米级，因此通过辊筒模具转印制作的微结构层和填平层都具有极高的尺寸精度，形成的多层复合材料也具有极高的尺寸精度，对于精确控制多层复合材料的尺寸精度以及各层尺寸均一性等都具有非常好的应用效果。

进一步地，通过改变辊筒模具上微结构齿形高度，即可精确控制多层复合材料上对应微结构层的厚度，也可任意调节多层复合材料的厚度，而辊筒模具上微结构的精度很高，所以通过此方法制作的多层复合材料各层的精度也非常高，并且控制简单，只需要在涂布设备上更换不同结构设计的辊筒模具，即可对应制作各微结构层，操作方便，不受设备规格的限制，利于工业化生产，解决了超厚多层复合材料制作难题。

进一步地，这种微结构层与填平层搭配制作多层复合材料的方法，有效的增强多层复合材料上各层间的结合强度，解决了超厚多层复合材料易分层、脱层的问题，同时微结构层还能对光线起到扩散作用，进一步地拓宽了多层复合材料在显示中的应用。

参照图12所示，本发明实施例的另一种制作多层复合材料的方法，包括以下步骤：

S1、在基材上制作微结构层：使用具有微结构的辊筒模具在基材上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构形状即转印到基材上，在基材上形成微结构层；

具体地，对应设计的多层复合材料，选择对应厚度或型号的基材；对应设计的多层复合材料上的微结构，选择相应的辊筒模具和树脂材料，通过涂布设备将辊筒模具上的微结构转印到基材上，固化形成微结构层。

S2、在微结构层上制作填平层：使用辊面光滑的或粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，将所述微结构凹陷的区域填平，待树脂材料固化后，形成所述填平层。

具体地，对应设计多层复合材料上的填平层，选择辊面光滑的或粗糙的辊筒模具和对应的树脂材料，在固化后的微结构层上再次涂布树脂材料，固化后形成填平层。

进一步地，若要制作更多层的微结构层和填平层，则需要重复上述步骤S1和S2，即可制作出任意多层，任意厚度的多层复合材料，若多层复合材料上某些微结构层的微结构阵列齿形特征不同，则需要在进行步骤S1制作对应微结构层时，更换对应设计的微结构的辊筒模具后，再涂布转印微结构即可。同样的，若多层复合材料上某些填平层的粗糙结构不同，也需要在进行步骤S2制作填平层时，更换对应设计的粗糙结构辊筒模具，再涂布转印制作填平层。

S3、将基材层与微结构层分离，形成一种不含基材层的多层复合材料。

具体地，在完成多层微结构层和多层填平层的涂布制作后，还可以将基材层与多层微结构层和填平层分离，制作成不含基材层的多层复合材料。

参照图13所示，本发明实施例的一种使用前述多层复合材料的投影屏幕截面示意图，该投影屏幕20包含多层复合材料10和光学结构，多层复合材料10位于投影屏幕20上朝向观看者T的一侧，光学结构位于投影屏幕20上远离观看者T的一侧。

进一步地，该投影屏幕20可以前投影屏幕，也可以是背投影屏幕。若是前投影屏幕，在光学结构上还制作有反射层；若是背投影屏幕，则不需要反射层。

进一步地，投影屏幕20上的光学结构可以是呈圆弧形阵列排列的光学结构；也可以是呈直线形阵列排列的光学结构；还可以是呈抛物线形阵列的光学结构；还可以是呈椭圆形阵列排列的光学结构。

综上所述，本发明的一种多层复合材料及其制作方法，该多层复合材料包括至少一层微结构层102和至少一层填平层103，通过使用具有微结构的辊筒模具在基材上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构形状即转印到基材上，在基材上形成微结构层；再使用辊面光滑的或粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，将微结构凹陷的区域填平，待树脂材料固化后，形成填平层，同时将微结构层和填平层交替层叠还可形成任意层数、任意厚度的多层复合材料。本发明的多层复合材料及其制作方法克服了现有技术的多层复合材料制作受设备限制不能任意控制总厚度、各层厚度和层数以及各层间结合不牢固，易脱层的问题，并且操作简单，利于工业化生产，适于大范围推广。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种多层复合材料的制作方法，其特征在于，多层复合材料包括微结构层和填平层，所述微结构层与所述填平层交替层叠设置，所述微结构层上设置有若干呈齿形的微结构，通过调节所述微结构齿形高度，形成厚度可精确控制的多层复合材料；

制作方法包括以下步骤：

S1、在基材上制作微结构层：使用具有微结构的辊筒模具在基材上涂布树脂材料，待树脂材料固化后，辊筒模具上的微结构即转印到基材上，在基材上形成微结构层；

S2、在微结构层上制作填平层：使用辊面光滑或者辊面粗糙的辊筒模具在微结构层上涂布树脂材料，所述填平层将所述微结构层上凹陷的区域填平，使得所述填平层和所述微结构层之间接触面积最大化，待树脂材料固化后，形成所述填平层，得到多层复合材料；

S3、将基材与微结构层分离，形成不含基材层的多层复合材料；

在步骤S2完成后，依次重复步骤S1和步骤S2，通过增加所述微结构层和所述填平层的层数控制所述多层复合材料的厚度。

2.根据权利要求1所述的一种多层复合材料的制作方法，其特征在于，所述多层复合材料包括至少两层微结构层，所述微结构层的微结构的断面形状/齿形节距/齿形高度在层与层之间全部相同或部分相同或全部不同。

3.根据权利要求1所述的一种多层复合材料的制作方法，其特征在于，所述微结构层与所述填平层所使用的树脂材料折射率在层与层之间全部相同或部分相同或全部不同。

4.根据权利要求1所述的一种多层复合材料的制作方法，其特征在于，所述填平层的表面是光滑的或者粗糙的。

5.根据权利要求1所述的一种多层复合材料的制作方法，其特征在于，所述步骤S2制作的所述多层复合材料的总厚度等于所述基材的厚度和所述微结构层上的微结构齿形高度之和。

6.根据权利要求1所述的一种多层复合材料的制作方法，其特征在于，在依次重复步骤S1和步骤S2时，更换不同的辊筒模具制作所述微结构层和/或所述填平层，形成相应的多层复合材料。