CN104662464B - 压纹组件及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压纹组件及其制备方法。该组件包含滚筒、不可膨胀插入件及压纹套筒，并且该组件尤其适用于制备显示设备中所使用的微杯。该组件也可以仅包含滚筒及压纹套筒。

Description

压纹组件及制备方法

技术领域

本发明涉及一种压纹组件及其制备方法。

背景技术

美国专利号7,767,126公开了一种压纹组件及其制造方法。在该美国专利的一个实施例中，描述了一种可膨胀插入件，其为压纹组件的一部分。该插入件放置在压纹套筒与滚筒之间，且该插入件及该套筒可以顺序地安装在该滚筒上。该插入件可以为具有圆形形状的层，其可以具有一个或多个沿于纵向方向的敞开间隙。在该插入件的两个末端处，可以存在诸如螺钉的锁紧装置以将该插入件固定在该滚筒上面。通过锁紧或松开螺钉，可以调节该插入件的直径以确保该压纹套筒紧密配合在该插入件上面且同时确保该压纹套筒在该滚筒上面的同心度。

美国专利号7,767,126还描述了三维微柱如何形成在压纹套筒的表面上。该组件随后被用作形成微杯的压纹工具，该等微杯在美国专利号6,930,818中进行了描述。当微杯以包含分散在溶剂中的带电颜料粒子的电泳流体填充时，该微杯为电泳显示设备的决定性部分。

在大多数状况下，美国专利号7,767,126的压纹组件对于形成微杯而言工作良好。然而，该组件并不特别适合于为黏性的压纹组合物。当使用黏性压纹组合物时，使用该组件形成的微杯可能不具有均匀的底部厚度。此外，当压纹组件的尺寸较大时，也可能出现这种缺陷。

发明内容

本发明的一方面涉及一种压纹组件，其包含：

a)滚筒；

b)不可膨胀插入件，该不可膨胀插入件安装在滚筒上面，其中，插入件在其纵向方向上包含凹槽；以及

c)压纹套筒，该压纹套筒由压纹垫片形成，其中，在外表面上具有三维图案的压纹垫片安装在插入件上面，并且压纹垫片的两个末端都折叠至插入件上的凹槽内且通过填充剂材料固定在凹槽中。

在一个实施例中，三维图案具有微柱。

在一个实施例中，凹槽的横截面具有两个侧面，侧面具有偏离其垂直轴线的约0°至约85°的角度。在一个实施例中，凹槽的横截面具有100μm至50mm的底部宽度。在一个实施例中，凹槽的横截面具有101μm至51mm的开口宽度。

在一个实施例中，不可膨胀插入件具有多个锁紧机构。在一实施例中，锁紧装置为螺钉。

本发明的另一方面涉及一种用于制造压纹组件的方法，该方法包含：

a)提供滚筒；

b)提供不可膨胀插入件，不可膨胀插入件具有在外表面上沿纵向方向的凹槽和锁紧装置；

c)提供压纹垫片，在垫片的一侧上具有三维图案；

d)将压纹垫片包覆在不可膨胀插入件上面以形成压纹套筒，三维图案在外表面上；

e)将压纹垫片的两个末端折叠至凹槽内；

f)将填充剂材料添入凹槽内以将压纹垫片的两个末端固定在凹槽中；以及

g)可选地硏磨及抛光填充剂材料。

在一个实施例中，在将压纹垫片包覆在不可以膨胀插入件上面之前，将不可膨胀插入件安装在滚筒上。

在一个实施例中，在将压纹垫片包覆在不可以膨账插入件上面之后，将不可膨胀插入件安装在滚筒上。

本发明的另一方面涉及一种压纹组件，其包含：

a)滚筒，滚筒包含沿纵向方向的凹槽；以及

b)压纹套筒，压纹套筒由压纹垫片形成，其中，在外表面上具有三维图案的压纹垫片安装在滚筒上面，并且压纹垫片的两个末端折叠至滚筒上的凹槽内且通过填充剂材料固定在凹槽中。

附图说明

图1描绘了本发明的压纹组件，该压纹组件包含三个构件，即滚筒、不可膨胀插入件及压纹套筒。

图2a及图2b图示说明了不可膨胀插入件及该插入件上的凹槽。

图3描绘了压纹垫片，该垫片的一侧上具有微柱。

图4a及图4b示出了如何将压纹垫片安装在具有凹槽的不可膨胀插入件上面。

图5示出了安装在不可膨胀插入件上面的压纹套筒。

具体实施方式

本发明人已经开发了一种压纹组件，其可以用于形成微杯，而与压纹组合物的黏度及压纹组件的尺寸无关。

在第一实施例中，该组件包含三个构件，即不可膨胀插入件、压纹套筒及滚筒。

三个构件如图1所示来组装，图1为该组件的横截面视图。按顺序将压纹套筒(12)及不可膨胀插入件(11)安装在滚筒(10)上。

如图2a所示出，不可膨胀插入件(20)呈管形，其可以通过诸如螺钉的锁紧装置紧贴地固定在滚筒上面。在插入件的纵向(L)方向上，在该插入件的外表面上存在凹槽(21)。该凹槽并非是敞开间隙。图2b为该插入件的横截面视图。为清晰起见，将凹槽(21)的尺寸放大。凹槽横截面的两侧(22a及22b)较佳地倾斜。侧面22a或22b与垂直轴线之间的角度A较佳地在约0°至约85°之间。在一个实施例中，凹槽的底部宽度(bw)为约100μm至约50mm。在一个实施例中，凹槽的开口宽度(ow)为约101μm至约51mm。

不可膨胀插入件的厚度(T)通常在约1mm至约100mm且较佳地约3mm至约50mm的范围内。

插入件由诸如以下的材料形成：金属(例如，铝、铜、锌、镍、铁、钛、钴或类似物)、得自前述金属中任一者的合金或金属氧化物、或不锈钢。如果插入件材料对湿度或化学条件相对敏感，例如铜或铁，则可以使用相对惰性的层或表面钝化以保护该插入件材料。惰性材料的沉积可以通过在插入件的整个表面上面电镀、无电电镀、物理气相沉积、化学气相沉积或溅射沉积来进行。可替代地，插入件可以由例如PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯聚合物)或类似物的塑性材料形成。

在插入件的两个末端处存在诸如螺钉的锁紧装置(图2a中的25)，以将插入件固定在滚筒上面。在插入件安装在滚筒上面之后并通过调节螺钉的紧度，插入件牢固地围绕滚筒得以固持，且此外确保压纹套筒在滚筒上面的同心度。压纹套筒在滚筒上面的同心度对于自压纹组件制备的压纹微结构的质量而言极为重要。为达最佳结果，存在至少3个螺钉，其围绕圆周散布开，较佳地彼此之间具有相等距离。

在本发明的上下文中，术语“压纹垫片”是指压纹板，该板的一侧上形成有三维图案。当压纹垫片固定在不可膨胀插入件上面时，其被称为压纹套筒。

在本发明中，压纹垫片较佳地由导电材料的压纹板形成，该等导电材料诸如为金属(例如，铝、铜、锌、镍、铬、铁、钛、钴或类似物)、得自前述金属中任一者的合金、或不锈钢。可替代地，压纹垫片可以由在其外表面上具有导电涂层或导电种子层的非导电材料的压纹板形成。另外可替代地，压纹垫片可以由在其外表面上不具有导电材料的非导电材料的压纹板形成。

三维图案(例如微柱)通过如美国专利号7,767,126中描述的方法中的任一方法形成于压纹板的一侧上，该专利的内容以全文引用方式纳入本文。

简而言之，压纹板上的三维图案可以以多个步骤形成，诸如

(1)将光敏材料涂布在压纹板的一侧上面。可以使用精密硏磨及抛光以确保压纹板在涂布之前的表面的平滑度。光敏材料可以具有正色调、负色调或双色调。光敏材料也可以为化学增幅型光阻剂。可以使用浸涂、喷涂、沥干或环涂布来进行涂布。光敏材料的厚度较佳地大于待形成的三维图案的深度或高度。在干燥及/或烘焙之后，使光敏材料经受曝光。可替代地，光敏材料可以为干膜光阻剂(通常为市售的)，该干膜光阻剂层压在压纹板的表面上。

(2)使用例如IR、UV、电子束或激光的适合光源来使涂布的光敏材料曝光。光罩可选地用来界定待形成在光敏材料上的三维图案。取决于图案，曝光可以为一次曝光、分步曝光、连续曝光或其组合。

在曝光之后，可以使光敏材料在显影之前经受曝光后处理，例如烘焙。取决于光敏材料的色调，将通过使用显影剂来移除经曝光或未曝光区域。在显影之后，可以使其表面上具有图案化光敏材料的压纹板在沉积(例如电镀、无电电镀、物理气相沉积、化学气相沉积或溅射沉积)之前经受烘焙或全面曝光(blanket exposure)。

(3)可以将多种金属或合金(例如，镍、钴、铬、铜、锌、铁、锡、银、金或得自前述金属中任一者的合金)电镀和/或无电电镀在压纹板上。电镀材料沉积在未由图案化光敏材料覆盖的区域中。沉积厚度较佳地小于光敏材料的厚度。如果使用电镀，则可以通过调节电镀条件、例如阳极与阴极(即平板)之间的距离来将沉积物的厚度变化控制为小于1％。

应理解，电镀可以在由导电材料或非导电材料制成的其表面上具有导电涂层或导电种子层的压纹板上进行。对于非导电压纹板而言，三维图案可以通过组合光刻法及蚀刻的方法来制备，该方法的详情在以上指出的美国专利中给出。

(4)在电镀之后，可以通过用剥除剂(例如，有机溶剂或水溶液)剥除压纹板上的图案化光敏材料来获得压纹垫片。可以可选地使用精密抛光以确保沉积物在整个压纹垫片上面的可接受的厚度变化及粗糙度。

图3为压纹垫片的三维视图，即，其上形成有三维图案(例如微柱)的压纹板。应注意，作为一代表例，图3中仅示出了少许微柱且为清晰起见将其尺寸放大。

如果电镀材料为相对软的或对湿度敏感的，例如铜或锌，则可以随后沉积相对耐磨或惰性的层，例如镍或铬。第二层的沉积可以通过在压纹板的整个表面上面的电镀、无电电镀、物理气相沉积、化学气相沉积或溅射沉积来进行。

可替代地，如果三维图案的高度(或厚度)相对小，例如小于1微米，则电镀步骤可以用物理气相沉积、化学气相沉积或溅射沉积来替代。沉积在压纹板的整个表面上执行。因为沉积物很薄，所以在光敏材料顶部上沉积的材料可以在剥除步骤中与光敏材料一起移除。

实践中，自如上所述的涉及添附步骤(即，电镀、无电电镀、物理气相沉积、化学气相沉积或溅射沉积)的过程制备的三维图案将与自如上所述的涉及减除步骤(即，蚀刻)的过程制备的三维图案结构性互补。

虽然具体地提及微柱，但是应理解，三维图案可以具有任何形状或尺寸。对于三维图案上的组件(诸如微柱)而言，可以实现各种各样的尺寸，范围自次微米至大得多的尺寸。

如图4a所示，横截面视图示出了：其外表面上具有三维图案(未图示说明了)的压纹垫片(42)围绕插入件(41)予以包覆以变成压纹套筒。垫片的两个末端沿凹槽(43)的长度折叠至该凹槽内。

图4b为凹槽(43)的放大横截面视图。在将两个末端折叠至凹槽内之后，将填充剂材料填入凹槽内。填充剂材料可以为焊剂材料，诸如可以通过热焊过程施加的含锡焊剂材料。可替代地，填充剂材料可以为可固化材料，该可固化材料通过挤入凹槽内来施加，接着以UV或热固化。固化的材料较佳地对垫片具有强黏着力(黏结)，但对用于形成微结构的压纹组合物无黏着力。特氟隆(Teflon)或硅的材料的薄层可以涂覆于固化填充剂材料的表面，以提供填充剂材料与压纹组合物之间的容易释放。

在最终的组件中，压纹套筒(52)在纵向(L)方向上的长度较佳地窄于插入件(51)，使得套筒不覆盖插入件上存在螺钉的区域，如图5所示。压纹套筒上的接缝线(53)为压纹垫片的末端折叠至插入件上的凹槽内的位置。

在另一实施例中，组件不具有不可膨胀插入件。取而代之，如所描述的凹槽直接出现在滚筒上。在此状况下，压纹垫片直接包覆在滚筒上。

虽然已经出于明确理解的目的对前述发明进行了详细地描述，但明显的是，某些改变及修改可以在附加申请专利范围的范畴内实施。应当注意，存在实施本发明的过程及装置的许多替代方式。因此，本发明实施例应视为说明性而非限制性的，且本发明不应限于本文中给出的细节，而是可以在附加申请专利范围的范畴及等效物内加以修改。

Claims (17)

1.一种压纹组件，所述压纹组件包含：

a)滚筒；

b)不可膨胀插入件，所述不可膨胀插入件安装在所述滚筒上面，其中，所述插入件在其纵向方向上包含凹槽，所述插入件还包含用于将其固定在所述滚筒上面的锁紧装置；以及

c)压纹套筒，所述压纹套筒由压纹垫片形成，其中，所述压纹垫片在外表面上具有三维图案并且被安装在所述插入件上面，并且所述压纹垫片的两个末端都：(i)折叠至所述插入件上的所述凹槽内；(ii)不相互接触并且在所述凹槽中在所述压纹垫片的两个末端之间留有空隙；以及(iii)通过填充剂材料固定在所述凹槽中。

2.根据权利要求1所述的压纹组件，其特征在于，所述三维图案具有微柱。

3.根据权利要求1所述的压纹组件，其特征在于，所述凹槽的横截面具有两个侧面，所述侧面具有偏离其垂直轴线的约0°至约85°的角度。

4.根据权利要求1所述的压纹组件，其特征在于，所述凹槽的横截面具有100μm至50mm的底部宽度。

5.根据权利要求1所述的压纹组件，其特征在于，所述凹槽的横截面具有101μm至51mm的开口宽度。

6.根据权利要求1所述的压纹组件，其特征在于，所述不可膨胀插入件具有多个锁紧装置。

7.根据权利要求6所述的压纹组件，其特征在于，所述锁紧装置为螺钉。

8.一种用于制造压纹组件的方法，其包含：

a)提供滚筒；

b)提供不可膨胀插入件，所述不可膨胀插入件具有在外表面上沿纵向方向的凹槽和锁紧装置；

c)提供压纹垫片，在所述垫片的一侧上具有三维图案；

d)将所述压纹垫片包覆在所述不可膨胀插入件上面以形成压纹套筒，所述三维图案在所述外表面上；

e)将所述压纹垫片的两个末端折叠至所述凹槽内，使得所述两个末端不接触并且在所述凹槽中在它们之间留有空隙；

f)将填充剂材料添入所述凹槽内以将所述压纹垫片的所述两个末端固定在所述凹槽中，从而使得压纹套筒和滚筒是同心的。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述压纹垫片包覆在所述不可膨胀插入件上面之前，将所述不可膨胀插入件安装在所述滚筒上。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述压纹垫片包覆在所述不可膨账插入件上面之后，将所述不可膨胀插入件安装在所述滚筒上。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述三维图案具有微柱。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凹槽的横截面具有两个侧面，所述侧面具有偏离其垂直轴线的约0°至约85°的角度。

13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凹槽的横截面具有100μm至50mm的底部宽度。

14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凹槽的横截面具有101μm至51mm的开口宽度。

15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述不可膨胀插入件具有多个锁紧装置。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述锁紧装置为螺钉。

17.一种压纹组件，包含：

a)滚筒，所述滚筒包含沿纵向方向的凹槽；以及

b)压纹套筒，所述压纹套筒由压纹垫片形成，其中，所述压纹垫片在外表面上具有三维图案并且被安装在所述滚筒上面，并且所述压纹垫片的两个末端：(i)折叠至所述滚筒上的所述凹槽内；(ii)不相互接触并且在所述凹槽中在所述压纹垫片的两个末端之间留有空隙；以及(iii)通过填充剂材料固定在所述凹槽中。