[实用新型]大面积纳米图形化的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微纳制造技术领域，尤其涉及一种适用于超大尺寸刚性衬底的大面积纳米图形化的装置。

背景技术

大面积功能性表面纳米结构和纳米结构涂层能够极大的提高产品性能并改进产品品质，具有非常广泛和巨大的商业化应用前景。例如在玻璃表面或其上的透明涂层上制造出蛾眼（Moth-Eyes）结构或者纳米锥结构，玻璃则具有优良的抗反射、自清洁、抗眩光、抗雾、高透明等性能，这些高性能玻璃可广泛应用于高层建筑玻璃幕墙和汽车前挡风玻璃、太阳能电池板、平板显示（电视机屏、触摸屏、笔记本屏、智能手机屏等）、光学器件（相机镜头、显微镜头、光学透镜）等众多行业。例如太阳能电池板虽然经过疏水性涂层处理，但太阳能电池面板表面仍容易积聚灰尘和污垢，6个月后光效效率损失可达40％，如果采用纳米结构玻璃制造电池板，不但可以更有效地防水，更长久地保持面板的清洁；而且，这种低反射的纳米结构玻璃能够使更多的光线透射过其表面而不被反射掉，电池板的效率将会有非常大的改进。在液晶面板（平板显示）制造出具有蛾眼结构的涂层，不但能够将反射率降至0.1%，可视角度达到176゜；而且，这种具有蛾眼面板的电视还能够实现高对比度，使色彩更鲜艳。此外，这种新型纳米结构玻璃还可被应用于光学器件领域，采用该技术的显微镜和照相机具有高抗反射和抗雾能力，可在潮湿的环境中工作。对于触摸屏设备，采用这种纳米结构玻璃不仅可有效消除反射，提高对比度，得到清晰的画面，而且其具有的自清洁功能还能有效抵挡汗渍沾污。尤其是用于汽车的前挡风玻璃，不但可以自清洁玻璃外表面污垢和砂砾，而且能消除眩光、增强能见度，并防止内表面雾化。

然而，现有的各种微纳制造技术（如光学光刻、电子束光刻、激光干涉光刻、全息光刻等），最大图形化面积目前局限在12英寸晶圆（300mm），而且对于衬底平整度要求苛刻，尤其还面临生产成本高、效率低等挑战性的技术难题。此外，高效、低成本大面积纳米图形化工艺卷对卷纳米压印（Roll-to-roll NIL）主要针对柔性衬底大面积纳米图形化，不适用于非平整的刚性衬底图形化。传统的平板型（平压平，平板型模具压印刚性衬底）纳米压印和滚轮型（滚压平，滚轮型模具压印刚性衬底）纳米压印面临以下难题：（1）大面积均匀施压（确保压印图形和残留层厚度的一致性）；（2）模具非平整衬底大面积共形接触；（3）效率低，平板型纳米压印无法实现大面积压印和连续图形化，滚轮型纳米压印线接触固化需要的时间长；（4）大面积脱模（即使采用柔性薄膜模具和揭开式脱模的方案，对于300毫米以上大面积纳米图形化也存在气泡和缺陷等难以处理的问题）；（5）模具寿命短和模具制造困难等诸多难题，难以实现12英寸以上大面积非平整刚性衬底的纳米图形化。因此，现有的各种工艺和方法均不能满足12英寸以上非平整刚性衬底大面积图形化工业级规模化生产的要求，这已经严重制约了大面积功能性表面纳米结构和纳米结构涂层在高性能玻璃、太阳能电池板、平板显示等行业的应用和推广，成为制约该技术推广和应用的瓶颈。因此，迫切需要开发新的超大面积纳米图形化的装置和方法。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种适用于在超大尺寸非平整刚性衬上实现高效、低成本规模化制造大面积微纳米结构的装置，实现大尺寸刚性衬底的大面积纳米图形化。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种大面积纳米图形化的装置，它包括：承片台、衬底、涂布装置、压印材料、模具进给装置、带形模具、脱模剂喷涂装置、模具清理装置、模具导向装置、脱模辊、辅助压印装置、UV固化装置和压印装置；

其中衬底置于承片台之上，涂布装置在衬底上方将液态压印材料均匀涂布到衬底上表面；带形模具缠绕在模具进给装置、模具导向装置、脱模辊、辅助压印装置和压印装置各自的辊轮上；UV固化装置置于压印装置和脱模辊之间的固化区域，并位于辅助压印装置的正上方，辅助压印装置也置于压印装置和脱模辊之间的固化区域；脱模剂喷涂装置和模具清理装置依次置于脱模辊之后的带形模具外侧；压印装置将带形模具上的特征图形复制到衬底上表面的液态压印材料上，辅助压印装置则使液态压印材料完全填充到带形模具的特征结构中并使带形模具与衬底之上的压印材料共形接触；UV固化装置固化压印后的图形；脱模辊实现固化后的特征图形与带形模具分离。

所述带形模具包括支撑层和特征结构层，其中支撑层为卷装聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，特征结构层为乙烯-四氟乙烯共聚物或者PDMS或者金属镍，特征结构层包含凸、凹微纳米结构图形；所述支撑层的厚度200微米-700微米，特征结构层厚度是20-80微米。