一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品与流程

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1.本发明属于表面微结构制备的技术领域，具体涉及一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品。

背景技术：

2.现今的消费电子市场中，触控元件广泛应用于各式各样的消费电子装备。作为用户与电子产品之间最直接的信息传输媒介，对于触控元件的触感精度和体验感的追求随着时间越来越高，而价格逐渐降低，这表明用于消费电子应用的任何触摸传感器装置必须具有高的性价比。
3.目前常见的触控原件基本是在玻璃材料上利用硼砂溅射玻璃表面，实现凹坑或凸台的方式形成不可控的微结构达到有限的触感状态。
4.具有顺滑触感的消费类电子产品是市场期望的，但目前产生顺滑触感的表面加工方式，例如复合涂层、激光加工、等离子加工等，工艺或复杂或昂贵或无规律可循。

技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
7.一方面，本发明公开一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法，包括以下步骤：
8.s1：清洗基板；
9.s2：在基板的表面涂覆一层光刻胶掩膜层；
10.s3：对基板进行纳米压印，在基板的表面形成微纳米压印掩膜图形；
11.s4：将带有光刻胶微纳米压印掩膜图形的基板进行刻蚀，刻蚀完成后，在基板表面形成微结构图形；
12.微结构图形包括多个微结构单元，微结构单元的宽度范围为0.5～30um，高度范围为1.5～30um，深宽比范围为1：1～1：16，雾度范围为30％～80％，透过率范围为10％～60％。
13.在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
14.作为优选的方案，基板的材料为玻璃、石英、蓝宝石、金属中的一种或多种。
15.作为优选的方案，s2中，光刻胶掩膜层的厚度范围为0.5～13μm。
16.作为优选的方案，s4中，利用icp干法刻蚀设备进行刻蚀。
17.作为优选的方案，多个微结构单元按照周期值呈随机分布或矩阵分布。
18.作为优选的方案，微结构单元的结构为圆柱型、圆锥型、圆凸台型、鼓包型中的一种或多种。
19.作为优选的方案，微结构单元的结构为圆锥型时，圆锥的高度h的范围为0.5～5μ
m，圆锥的底部直径d范围为0.1～30μm，d/h的范围为2～10。
20.作为优选的方案，周期值范围为4～30μmm。
21.作为优选的方案，在s2之前，还包括：微结构图形的生成方法，具体包括以下内容：向处理器输入基板的材料，处理器通过计算分析得出微结构单元的具体结构、参数以及分布类型。
22.此外，本发明还公开一种利用上述任一种微结构图形制备方法获得的微结构图形。
23.本发明公开一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品，通过在基板进行特殊处理，使其表面具有特定的微结构图形，得到良好且触觉感各异的顺滑感知。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本发明实施例提供的微结构图形制备方法的流程图。
26.图2为本发明实施例提供的基板处理流程图。
27.图3为本发明实施例提供的随机分布的微结构单元的示意图。
28.图4为本发明实施例提供的矩阵分布的微结构单元的示意图。
29.其中：1-基板,2-光刻胶掩膜层,3-纳米压印掩膜图形,4-微结构图形。
具体实施方式
30.下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
31.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
32.使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
33.另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件或步骤，不应当解释为排除附加的部件或步骤。
34.为了达到本发明的目的，一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品的其中一些实施例中。
35.如图1和2所示，微结构图形制备方法包括以下步骤：
36.s1：清洗基板1；
37.s2：在基板1的表面采用旋涂或喷涂的方式涂覆一层光刻胶掩膜层2；
38.s3：对基板进行纳米压印，在基板的表面形成微纳米压印掩膜图形3；
39.s4：将带有光刻胶微纳米压印掩膜图形的基板进行刻蚀，刻蚀完成后，在基板表面
形成微结构图形4；
40.微结构图形包括多个微结构单元，微结构单元的宽度范围为0.5～30um，高度范围为1.5～30um，深宽比范围为1：1～1：16，雾度范围为30％～80％，透过率范围为10％～60％。
41.其中，基板的材料为玻璃、石英、蓝宝石、金属中的一种或多种。微结构单元的深宽比在1：10时其顺滑感最佳。
42.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，s2中，光刻胶掩膜层的厚度范围为0.5～13μm。
43.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，s4中，利用icp干法刻蚀设备进行刻蚀。
44.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，多个微结构单元按照周期值呈随机分布,如图3所示。
45.在另外一些实施例中，多个微结构单元按照周期值呈矩阵分布,如图4所示。
46.在同等条件下，随机分布的微结构图形的触感较矩阵分布的微结构图形的触感更顺滑。
47.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，微结构单元的结构为圆柱型、圆锥型、圆凸台型、鼓包型中的一种或多种。
48.图形结构顺滑感体验上，鼓包型＞圆凸台型＞圆锥型＞圆柱型。
49.进一步，在一些具体实施例中，微结构单元的结构为圆锥型时。
50.s3中提到的纳米压印掩膜图形是由一定数量的重复小单元，即直径d、高度h的圆柱形光刻胶柱按照一定的周期值pitch随机分布，即random型掩膜图形。相同面积内，相同周期值pitch的random型掩膜图形和array型掩膜图形具有相同数量的重复小单元。纳米压印掩膜图形的圆柱形胶柱的直径d范围为0.4～20μm。经过发明人的创造性思维的前提下，发现周期值pitch是影响基板表面微结构反射率、透过率和粗糙度的主要影响因子之一，周期值的范围为4～30μm。
51.纳米压印掩膜图形的圆柱形胶柱，刻蚀后的小单元图形为圆锥状，经过发明人的创造性思维的前提下，发现圆锥的高度h、圆锥的底部直径d以及d/h的值是影响表面微结构反射率、透过率和粗糙度的主要影响因子之一。本发明公开的d/h的范围是2～10，其中h范围为0.5～5μm，d范围为0.1～30μm。
52.s4中，将带有光刻胶纳米压印掩膜图形的基板放入icp干法刻蚀设备进行刻蚀，刻蚀完成后，在基板表面形成微结构图形；
53.具体地，当基板材质为康宁2320型玻璃时，icp干法刻蚀设备内输入的cf4气体流量范围为20～150sccm,chf3气体流量为15～100sccm,o2气体流量为0～30sccm，chf3/cf4气体输入流量比范围为30～75％，o2/chf3气体输入流量比范围为0～15％。icp干法刻蚀设备内上电极功率为800～1700w，下电极功率为100～500w，内部压强调控范围为3.8mt～7.2mt，基板温度的调控范围为0℃～40℃，he气压强调控范围为3t～8t。
54.具体地，当基板材质为蓝宝石时，icp干法刻蚀设备内输入的bcl3气体流量范围为50sccm～120sccm,chf3气体流量为25sccm～80sccm,o2气体流量为0sccm～20sccm，chf3/
bcl3气体输入流量比范围为30～75％，o2/chf3气体输入流量比范围为0～15％。icp干法刻蚀设备内上电极功率为800～1700w，下电极功率为100～800w，内部压强调控范围为3.8mt～7.2mt，基板温度的调控范围为0℃～40℃，he气压强调控范围为3t～8t。
55.具体地，当基板材质为石英/sio2时，icp干法刻蚀设备内输入的cf4气体流量范围为40sccm～100sccm,chf3气体流量为15sccm～50sccm,o2气体流量为0sccm～20sccm，(chf3+cf4)气体输入流量比范围为30～75％，o2/(chf3+cf4)气体输入流量比范围为0～15％。icp干法刻蚀设备内上电极功率为800～1200w，下电极功率为100～800w，内部压强调控范围为4mt～8.0mt，基板温度的调控范围为0℃～40℃，he气压强调控范围为3t～8t。
56.具体地，当基板材质为金属铝时，icp干法刻蚀设备内输入的cl2气体流量范围为20sccm～80sccm,bcl3气体流量范围为40sccm～130sccm,cl2/bcl3气体输入流量比范围为50～120％。icp干法刻蚀设备内上电极功率为800～1700w，下电极功率为100～800w，内部压强调控范围为2.3mt～8mt，基板温度的调控范围为20℃～60℃，he气压强调控范围为3t～8t。
57.为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在s2之前，还包括：微结构图形的生成方法，具体包括以下内容：向处理器输入基板的材料，处理器通过计算分析得出微结构单元的具体结构、参数以及分布类型。
58.进一步，在向处理器输入基板的材料时，还向处理器输入了期望触感等级；处理器内置有多个触感等级，具体包括：“顺滑”、“较顺滑”、“中等”、“较粗糙”、“粗糙”。
59.进一步，在s4后，还包括以下内容：利用触感传感器对表面具有微结构图形的基板进行触感等级反馈，反馈后的触感等级发送给处理器。
60.处理器内部具有自动控制调整程序，不断修正输出的微结构单元的具体结构、参数以及分布类型。
61.此外，本发明实施例还公开一种利用上述任一种微结构图形制备方法获得的微结构图形。
62.本发明公开一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品，通过在基板进行特殊处理，使其表面具有特定的微结构图形，得到良好且触觉感各异的顺滑感知。
63.值得注意的是，对于本领域的技术人员而言，其并没有发现微结构单元的宽度、高度、深宽比、雾度和透过率与其触感存在一定关系，发明人经过创造性思维的前提下，发现材料表面触感改善有规律可循，微结构图形与反射率、透过率、粗糙度和雾度存在一定关系，同时满足一定范围的反射率、透过率和粗糙度的材料表面触感顺滑，且相应的微结构图形复刻在不同材料上时能达到相近的触感。
64.本发明采用等离子加工在玻璃、石英、蓝宝石、金属等材料表面形成微结构图形，得到良好的顺滑感知。
65.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
67.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，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。
68.本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。

技术特征：

1.一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：清洗基板；s2：在基板的表面涂覆一层光刻胶掩膜层；s3：对基板进行纳米压印，在基板的表面形成微纳米压印掩膜图形；s4：将带有光刻胶微纳米压印掩膜图形的基板进行刻蚀，刻蚀完成后，在基板表面形成微结构图形；所述微结构图形包括多个微结构单元，所述微结构单元的宽度范围为0.5～30um，高度范围为1.5～30um，深宽比范围为1：1～1：16，雾度范围为30％～80％，透过率范围为10％～60％。2.根据权利要求1所述的微结构图形制备方法，其特征在于，所述基板的材料为玻璃、石英、蓝宝石、金属中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的微结构图形制备方法，其特征在于，s2中，光刻胶掩膜层的厚度范围为0.5～13μm。4.根据权利要求1所述的微结构图形制备方法，其特征在于，s4中，利用icp干法刻蚀设备进行刻蚀。5.根据权利要求1所述的微结构图形制备方法，其特征在于，多个所述微结构单元按照周期值呈随机分布或矩阵分布。6.根据权利要求5所述的微结构图形制备方法，其特征在于，所述微结构单元的结构为圆柱型、圆锥型、圆凸台型、鼓包型中的一种或多种。7.根据权利要求6所述的微结构图形制备方法，其特征在于，所述微结构单元的结构为圆锥型时，圆锥的高度h的范围为0.5～5μm，圆锥的底部直径d范围为0.1～30μm，d/h的范围为2～10。8.根据权利要求7所述的微结构图形制备方法，其特征在于，所述周期值范围为4～30μmm。9.根据权利要求1-8任一项所述的微结构图形制备方法，其特征在于，在s2之前，还包括：微结构图形的生成方法，具体包括以下内容：向处理器输入基板的材料，处理器通过计算分析得出微结构单元的具体结构、参数以及分布类型。10.一种如权利要求1-9任一项所述的微结构图形制备方法获得的微结构图形。

技术总结

本发明公开一种用于改善材质表面触感的微结构图形制备方法及产品,微结构图形制备方法包括以下步骤：S1：清洗基板；S2：在基板的表面涂覆一层光刻胶掩膜层；S3：对基板进行纳米压印，在基板的表面形成微纳米压印掩膜图形；S4：将带有光刻胶微纳米压印掩膜图形的基板进行刻蚀，刻蚀完成后，在基板表面形成微结构图形；微结构图形包括多个微结构单元，微结构单元的宽度范围为0.5～30um，高度范围为1.5～30um，深宽比范围为1：1～1：16，雾度范围为30％～80％，透过率范围为10％～60％。本发明通过在基板进行特殊处理，使其表面具有特定的微结构图形，得到良好且触觉感各异的顺滑感知。得到良好且触觉感各异的顺滑感知。得到良好且触觉感各异的顺滑感知。