CN114260167A - 一种光学薄膜的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于石墨烯应用技术领域，公开了一种光学薄膜的制备方法及装置。制备方法包括以下步骤：于薄膜基材一侧涂布紫外光固化胶；依次于带有凸起结构的平面板材的凸起上涂布冰片溶液和石墨烯溶液，得到石墨烯板材；将石墨烯板材的凸起伸入紫外光固化胶内，得到复合板材；用紫外灯照射复合板材；将复合板材在80‑120℃下烘烤；将平面板材与薄膜基材分开，得到光学薄膜成品。制备装置包括沿机架横向滑动设置的平面板材，平面板材的下表面设有若干凸起，平面板材的下方依次设有冰片涂布机构、干燥机构、石墨烯涂布机构和复合机构；复合机构内设有紫外灯和烘烤装置。本发明解决了现有技术容易刮伤表层、石墨烯局部厚度较大而影响石墨烯作用发挥的问题。

Description

一种光学薄膜的制备方法及装置

技术领域

本发明属于石墨烯应用技术领域，具体涉及一种光学薄膜的制备方法及装置。

背景技术

石墨烯是一种新兴材料，由于其具有优异的光学、电学等性能，受到了研究者们广泛的关注。然而，虽然业内人员都已经认识了其极具优势的性能及无限的应用潜力，但石墨烯的制备及应用技术远远达不到成熟，还有较多的细节问题需要克服。

在光学薄膜技术领域，为了增加薄膜基材的显示亮度，现有技术中，会采用在薄膜基材的一侧设置石墨烯凸点的方式，当光束进入薄膜后，会通过石墨烯凸点的多次反射，最后汇聚在一起，从而增加光束射出时的亮度。具体操作为，在薄膜基材的一侧涂布紫外光固化胶，再在紫外光固化胶上设置凹点，凹点固化后通过在设置凹点的一侧涂布石墨烯溶液，使石墨烯填充至凹点内，形成相应的凸点，最后刮掉紫外光固化胶表层的石墨烯，得到最终的带有石墨烯凸点的光学薄膜。

上述方式对于本领域技术人员而言，是最直接的方式，也能在一定程度上提升亮度，满足需求，然而，经过发明人的多次实践，仍然存在一些细节上的问题：1、刮掉紫外光固化胶表层石墨烯时，容易损伤表层；2、涂布石墨烯溶液时，石墨烯难以避免地会填满凹点，而非涂布于凹点内侧面，这就会导致石墨烯局部厚度较大，而石墨烯厚度较大会影响石墨烯的透光率，导致石墨烯的作用减弱。

发明内容

本发明意在提供一种光学薄膜的制备方法及装置，以解决现有技术容易刮伤表层、石墨烯局部厚度较大而影响石墨烯作用发挥的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下基础方案一，一种光学薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，于薄膜基材一侧涂布紫外光固化胶；

步骤2，取用表面设置有若干凸起结构的平面板材，于平面板材的凸起结构上涂布冰片溶液，并干燥固化，得到冰片板材；

步骤3，在冰片板材的凸起结构上涂布石墨烯溶液，得到石墨烯板材；

步骤4，将石墨烯板材与步骤1得到的薄膜基材复合，凸起结构伸入紫外光固化胶内，得到复合板材；

步骤5，用紫外灯照射复合板材，使紫外光固化胶固化；

步骤6，将步骤5得到的复合板材在80-120℃下烘烤，使石墨烯固化，冰片升华；

步骤7，将平面板材与薄膜基材分开，得到光学薄膜成品。

为实现上述目的，本发明还提供如下基础方案二，一种光学薄膜的制备装置，包括机架，机架上横向滑动设有水平的平面板材，平面板材的下表面设有若干凸起，平面板材可竖向移动；机架上位于平面板材的下方，且沿平面板材的滑动方向，依次设有冰片涂布机构、干燥机构、石墨烯涂布机构和复合机构；复合机构内设有紫外灯和烘烤装置。

本发明的技术原理及有益效果：

步骤2中，于凸起结构上涂布冰片溶液，固化后，形成一层冰片层；步骤3中，在冰片层的外侧涂布石墨烯溶液，得到石墨烯层；步骤4中，随即将凸起结构伸入紫外光固化胶内，固化胶内形成凹点结构，同时未经干燥固化的石墨烯溶液与紫外光固化胶接触、粘接；步骤5使固化胶发生聚合、交联反应，最后固化成型；步骤6对复合板材加热烘烤，一方面使石墨烯层固化成型，同时使得冰片升华形成气体，从而石墨烯层与凸起结构彻底分开，便于将平面板材与薄膜基材分开，最后得到光学薄膜成品。

通过本发明得到的光学薄膜，在薄膜基材的一侧有若干石墨烯凸点，当光束进入薄膜后，通过石墨烯凸点的多次反射，最后汇聚在一起，从而增加光束射出时的亮度。而且该光学薄膜的石墨烯凸点非实心，而是似凹槽一样的空心，各个部位的厚度均匀，均较薄，避免了石墨烯因其局部厚度较大而影响石墨烯的透光率，导致石墨烯的作用减弱。而且整个石墨烯凸点的设置是定向的，即将石墨烯涂布在平面板材的凸起结构上，再通过凸起结构去对紫外光固化胶成型，同时形成石墨烯薄膜，避免了石墨烯与紫外光固化胶的其他地方接触，也就不用再对紫外光固化胶的表层刮除多余的石墨烯，避免了因此而导致的表层刮伤。

本发明摒弃了常规的先制作支撑载体（即在紫外光固化胶上设置凹点）、再涂布石墨烯层的方式，而是先制作特定形状的石墨烯层，再将石墨烯层与基础载体复合，而且还在固化石墨烯层的同时，剥离了石墨烯层与凸起结构，得到了理想的光学薄膜。本发明巧妙地绕过了涂布石墨烯溶液时，石墨烯难以避免地会填满凹点的不足。

本发明中的光学薄膜的制备方法中的各步骤可以分别通过现有的零散器具来实现，也可通过本发明提供的光学薄膜的制备装置来实现。在该制备装置中，冰片涂布机构用于在平面板材的凸起上涂布冰片溶液；干燥机构用于对冰片溶液进行干燥固化，得到冰片板材；石墨烯涂布机构用于在冰片板材上的凸起上涂布石墨烯溶液，得到石墨烯板材；复合机构用于实现制备方法的步骤5和步骤6。

进一步，步骤2中，平面板材选用铜镍合金板材。

有益效果：铜镍合金板材具有较好的高温强度，而且与石墨烯溶液的结合力强，如果不慎将石墨烯溶液涂布在了平面板材凸起结构以外的地方，由于石墨烯与板材较强的结合力，也可以减少石墨烯与紫外光固化胶的结合。

进一步，步骤3中，在凸起结构的尖端部分涂布石墨烯溶液；步骤4中，凸起结构的尖端部分伸入紫外光固化胶内。

有益效果：由此尽量避免石墨烯溶液涂布在平面板材凸起结构以外的地方。

进一步，步骤2中，干燥的方式采用风干。

有益效果：风干的方式，相比自然干燥，效率更高；相比加热干燥，可避免冰片受热升华。

进一步，步骤6中，烘烤的加热介质为氮气。

有益效果：氮气是惰性气体，可尽量避免空气与受热的冰片接触，而导致燃烧。

进一步，所述凸起包括柱体部和设置于柱体部下端的半圆部。

有益效果：涂布冰片溶液和石墨烯溶液时，可只涂布尖端处的半圆部，由此实现制备方法中避免石墨烯溶液涂布在平面板材凸起结构以外的地方的效果，此种设计，同等情况下，可减少凸起的体积和占用空间。

进一步，所述冰片涂布机构和石墨烯涂布机构均包括平铺的软质涂布层，软质涂布层沿其表面设有匀胶辊。

有益效果：凸起向软质涂布层移动，挤压软质涂布层，使得软质涂布层上的溶液涂布于凸起上，相较于手持涂布器具对凸起进行挨个涂布，如此设计更可控；而匀胶辊沿软质涂布层滚动，可以使得待涂布溶液均匀分布于软质涂布层上。

进一步，所述干燥机构为风干机。

有益效果：用以实现前述提到的制备方法中的风干。

进一步，所述烘烤装置包括氮气加热器。

有益效果：采用氮气加热器对加热介质进行加热，安全可靠、升温快，且可控。

附图说明

图1为本发明实施例中光学薄膜的制备装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

需要理解的是，在具体实施方式的描述中，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

说明书附图中的附图标记包括：直线模组1、电动缸2、吸盘3、平面板材4、凸起5、工作箱6、紫外灯7、冰片涂布机构8、风干机构9、石墨烯涂布机构10、工作台11、氮气加热器12、氮气补充阀13。

本发明中的光学薄膜的制备方法中的各步骤可以分别通过现有的零散器具来实现，也可通过本发明的光学薄膜的制备装置来实现，本实施例对本发明的光学薄膜的制备装置以及利用该装置来制备光学薄膜的方法进行具体说明。

光学薄膜的制备装置，如图1所示，包括机架，机架上通过直线模组1横向滑动设有水平的平面板材4，此处的直线模组1在现有技术中有很多选择，只要能实现横向直线移动即可，在此不作赘述。平面板材4与直线模组1的具体连接方式为：直线模组1上设置电动缸2，电动缸2的输出轴上设置吸盘3，吸盘3与平面板材4吸附，实现平面板材4的竖向移动以及可拆卸连接，便于拆卸更换。平面板材4选用铜镍合金板材，平面板材4的下表面一体成型有若干凸起5，若干凸起5均包括柱体部和一体成型于柱体部下端的半圆部。

机架上位于平面板材4的下方，且沿平面板材4的滑动方向，依次设有冰片涂布机构8、干燥机构、石墨烯涂布机构10和复合机构。冰片涂布机构8和石墨烯涂布机构10均包括支撑网，支撑网上平铺粘接有软质涂布层，软质涂布层为橡胶涂布层，软质涂布层沿其表面通过横向轨道设有匀胶辊，匀胶辊可以沿软质涂布层表面滚动。风干机构9为风干机，位于冰片涂布机构8和石墨烯涂布机构10之间。复合机构包括工作箱6，直线模组1贯穿工作箱6，工作箱6朝向石墨烯涂布机构10方向设有开关门，工作箱6内设有工作台11和烘烤装置，烘烤装置包括连通工作箱6的氮气循环系统，氮气循环系统中设有氮气加热器12，氮气循环系统中还连通有氮气补充阀13，工作台11上方设有紫外灯7。

利用上述装置来制备光学薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1，于薄膜基材一侧涂布紫外光固化胶，放置于工作台11上，且涂布有紫外光固化胶的一侧朝上，薄膜基材选用聚脂薄膜。

步骤2，将冰片和石墨烯分别溶于有机溶剂中，如乙醚，配置冰片溶液和石墨烯溶液，将冰片溶液和石墨烯溶液分别滴至冰片涂布机构8和石墨烯涂布机构10的软质涂布层上，推动匀胶辊，使其在软质涂布层上滚动，进而使溶液均匀地分布于软质涂布层上；启动直线模组1，使平面板材4运动至冰片涂布机构8上方，启动电动缸2，电动缸2控制平面板材4向下移动，挤压软质涂布层，使凸起5的半圆部涂布上冰片溶液；随后，电动缸2控制平面板材4向上移动，直线模组1控制平面板材4移动至风干机构9上方，风干机构9对冰片溶液干燥固化，得到冰片板材。

步骤3，直线模组1控制平面板材4移动至石墨烯涂布机构10上方，重复涂布冰片溶液的步骤，于冰片板材的凸起5的半圆部上涂布石墨烯溶液，得到石墨烯板材。

步骤4，开启开关门，通过氮气补充阀13向氮气循环系统中充入氮气，直至将工作箱6内的空气排出；直线模组1控制平面板材4移动至工作台11上方，关闭开关门；电动缸2控制平面板材4向下移动，凸起5的半圆部伸入紫外光固化胶内，得到复合板材。

步骤5，开启紫外灯7，照射复合板材15-25s，使紫外光固化胶固化。

步骤6，开启氮气加热器12，控制温度80-120℃，对氮气加热，从而通过氮气的循环对复合板材加热烘烤，使石墨烯固化，冰片升华，石墨烯与凸起5剥离。

步骤7，电动缸2控制平面板材4向上移动，将平面板材4与薄膜基材分开，得到光学薄膜成品。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种光学薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，于薄膜基材一侧涂布紫外光固化胶；

步骤2，取用表面设置有若干凸起结构的平面板材，于平面板材的凸起结构上涂布冰片溶液，并干燥固化，得到冰片板材；

步骤3，在冰片板材的凸起结构上涂布石墨烯溶液，得到石墨烯板材；

步骤4，将石墨烯板材与步骤1得到的薄膜基材复合，凸起结构伸入紫外光固化胶内，得到复合板材；

步骤5，用紫外灯照射复合板材，使紫外光固化胶固化；

步骤6，将步骤5得到的复合板材在80-120℃下烘烤，使石墨烯固化，冰片升华；

步骤7，将平面板材与薄膜基材分开，得到光学薄膜成品。

2.根据权利要求1所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于：步骤2中，平面板材选用铜镍合金板材。

3.根据权利要求1或2所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于：步骤3中，在凸起结构的尖端部分涂布石墨烯溶液；步骤4中，凸起结构的尖端部分伸入紫外光固化胶内。

4.根据权利要求3所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于：步骤2中，干燥的方式采用风干。

5.根据权利要求3所述的一种光学薄膜的制备方法，其特征在于：步骤6中，烘烤的加热介质为氮气。

6.一种光学薄膜的制备装置，其特征在于：包括机架，机架上横向滑动设有水平的平面板材，平面板材的下表面设有若干凸起，平面板材可竖向移动；机架上位于平面板材的下方，且沿平面板材的滑动方向，依次设有冰片涂布机构、干燥机构、石墨烯涂布机构和复合机构；复合机构内设有紫外灯和烘烤装置。

7.根据权利要求6所述的一种光学薄膜的制备装置，其特征在于：所述凸起包括柱体部和设置于柱体部下端的半圆部。

8.根据权利要求6任意一项所述的一种光学薄膜的制备装置，其特征在于：所述冰片涂布机构和石墨烯涂布机构均包括平铺的软质涂布层，软质涂布层沿其表面设有匀胶辊。

9.根据权利要求6-8任意一项所述的一种光学薄膜的制备装置，其特征在于：所述干燥机构为风干机。

10.根据权利要求9所述的一种光学薄膜的制备装置，其特征在于：所述烘烤装置包括氮气加热器。

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