CN105439076A - 一种微纳结构的压印装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微纳结构的压印装置及方法，采用透明基材制作的卷料模具，对不透明的器件基材进行同步压印，并通过UV光源透过卷料模具对器件基材进行照射，使得器件基材与模具接触的时候固化UV结构胶，从而实现了对不透明的功能性基材的图形压印，并且结构简单、使用方便，不仅可以实现卷到片，也能实现卷到卷的压印过程，另外，模具一样可以多次重复利用。

Description

一种微纳结构的压印装置及方法

技术领域

本发明属于压印技术、尤其是涉及一种微纳结构的压印装置及方法。

背景技术

在电子产品的制备过程中，图形转移的技术是多种多样的，典型的方法包括黄光工艺和压印工艺。其中黄光工艺利用紫外光将掩膜板上的图形转移到光刻胶或其他高分子材料上。而压印工艺则利用物理接触的方法，将图形直接从模具上转移到高分子材料(如紫外胶)上。从成本方面进行考量，压印工艺在亚微米到数十微米线宽范围内，有着巨大的优势，尤其是基于UV胶的紫外压印工艺的成熟大大提高了生产效率，降低了成本。随着卷到卷压印工艺的普及，将模具的图形复制到柔性基材上(如PET)工艺已经能够实现亚微米级别的图形转移。一般来说，在该工艺过程中，模具采用的是圆柱形辊材，其表面的图形可以利用微纳精雕技术实现，或者包裹已具备图形的金属片材组成。柔性基材一般采用透明的PET基材。通过在柔性基材上涂覆高分子材料(UV胶)并与模具辊接触，在完全接触后照射紫外光对高分子材料进行固化，之后模具与高分子材料(UV胶)分离，从而将图形从模具辊复制到高分子材料上。

然而，传统的卷到卷压印方法通常采用的是不透明的镍模具，因而需要器件基材具备较好的紫外透光性。但是，在许多产品模组中，越来越多的功能性基材扮演了重要的作用，然而，对于许多功能性基材，比如偏光片，Kapton薄膜、PI材料等都不具备透紫外的特性，因此，传统压印方法无法很好的适用。

另外，对于压印的工艺，一个关键的步骤在于紫外光的固化必须在模具和UV胶接触时同时进行，待UV胶完全固化后再脱模。这对于透明基材，可以从基材一面进行紫外光的照射。而对于不透明基材，该方法的适用性就受到了很大的限制。一个可能的改进方法是使用透明的模具辊，将紫外固化光源位于模具内，这要求整体模具必须由石英或其他透明材料一次成型，这样一来，采用金属板包覆的方法也不再适用。如此，不仅在成本上有非常大的提高，甚至一些复杂，微细的图形根本无法实现。因此，采用卷到卷工艺在不透明基材上连续直接压印图形，传统的方法已显得捉襟见肘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微纳结构的压印装置及方法，能够实现在不透紫外光基材表面进行压印。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一方面，微纳结构的压印装置，包括：

卷料模具，包括模具本体和一对卷轮，模具本体绕卷在两卷轮上，且位于两卷轮之间具有一接触运行段；该模具本体由透明基材制作，并且在其外表面具有由模具辊压印而成的凸起的由UV固化层构成的压印图形；

器件基材，上表面涂覆有UV结构胶，并与模具本体的接触运行段的一端外表面相接触后同步运行，以实现在UV结构胶上压印出微纳级别的沟槽，并在运行至接触运行段的另一端后分离；

UV光源，设于接触运行段的一侧，透过接触运行段对器件基材的UV结构胶进行照射UV光，用以固化具有所述沟槽的UV结构胶。

所述卷料模具为单向结构，模具本体的首尾两端分别绕卷在对应的卷轮上，并且接触运行段的两端还分别绕经一用以调节模具本体与器件基材的间距和压力的定高轮。

所述卷料模具为循环结构，模具本体的首尾两端相连并绕卷在两卷轮上。

所述器件基材为不透明的柔性基材的卷料或片材，或为不透明的刚性基材。

所述模具本体为PET基材。

另一方面，一种微纳结构的压印方法，包括以下步骤：

a.将需压印的图形通过模具辊复制于透明基材上，并形成UV固化层；

b.采用该透明基材制作卷料模具的模具本体，该卷料模具包括一对卷轮和绕卷于两卷轮上的模具本体，模具本体位于两卷轮之间具有一受卷轮驱动的接触运行段；

c.在器件基材上表面涂覆UV结构胶，并与模具本体的接触运行段的一端外表面相接触且与接触运行段同步运行，以实现压印；

d.在接触运行段一侧设置UV光源，透过接触运行段对运行中的器件基材的UV结构胶进行照射UV光，用以固化UV结构胶；

e.在运行至接触运行段的另一端后器件基材与模具本体分离。

本发明的微纳结构的压印装置及方法采用透明基材制作的卷料模具，对不透明的器件基材进行同步压印，并通过UV光源透过卷料模具对器件基材进行照射，使得器件基材与模具接触的时候固化UV结构胶，从而实现了对不透明的功能性基材的图形压印，并且结构简单、使用方便，不仅可以实现卷到片，也能实现卷到卷的压印过程，另外，模具一样可以多次重复利用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：

图1是本发明的微纳结构的压印装置的一实施例原理图。

图2是本发明的微纳结构的压印装置的另一实施例原理图。

具体实施方式

本发明的微纳结构的压印装置如图1所示，其主要包括卷料模具1，器件基材2和UV光源3，其中，卷料模具1包括模具本体11和一对卷轮12，模具本体11绕卷在两卷轮12上，且位于两卷轮12之间具有一接触运行段13；该模具本体11由透明基材制作，并且在其外表面具有由模具辊压印而成凸起的由UV固化层14构成的压印图形，构成压印图形的凸起线条的线宽为微纳级别；器件基材2的上表面涂覆有UV结构胶21，并与模具本体11的接触运行段13的一端外表面相接触后同步运行，以实现压印，即由模具本体11上的凸起的压印图形在UV结构胶21上压印出微纳级别的沟槽211(沟槽形成的图案)，并在运行至接触运行段13的另一端后与模具本体11分离、脱模；UV光源3则设于接触运行段13的一侧，即如图1所示，UV光源3位于接触运行段的上方，透过接触运行段13对运行中的器件基材2的UV结构胶21进行照射UV光，用以固化UV结构胶21，使得器件基材2与模具接触的同时将具有沟槽211的UV结构胶21固化，保证沟槽211的精度。

作为一个实施例，所述卷料模具1为单向结构，模具本体11的首尾两端分别绕卷在对应的卷轮12上，并且接触运行段13的两端还分别绕经一用以调节模具本体11与器件基材2的间距和压力的定高轮15。

请参见图2所示，作为另一实施例，所述卷料模具1为循环结构，模具本体11的首尾两端相连并绕卷在两卷轮12上，可进行循环运行。

另外，所述器件基材2可采用不透紫外光的柔性基材的卷料(如PI材料卷或亮光纸等，以实现卷到卷压印)或片材[如偏光片材料，Kapton片材(美国杜邦公司(DuPont)生产的聚酰亚胺薄膜材料)，以实现卷到片压印]，或采用不透明的刚性基材(如成形液晶玻璃面板等，以实现卷到片压印)。而所述模具本体11则可采用PET基材等。

采用上述微纳结构的压印装置进行的压印方法，包括以下步骤：

a.将需压印的图形通过模具辊复制于透明基材上，并形成UV固化层14；

b.采用该透明基材制作卷料模具1的模具本体11，该卷料模具1包括一对卷轮12和绕卷于两卷轮12上的模具本体11，模具本体11位于两卷轮12之间具有一受卷轮12驱动的接触运行段13；

c.在器件基材2上表面涂覆UV结构胶21，并与模具本体11的接触运行段13的一端外表面相接触且与接触运行段13同步运行，以实现在结构胶上压印出具有微纳级别的沟槽211；

d.在接触运行段13一侧设置UV光源3，透过接触运行段13对运行中的器件基材2的UV结构胶21进行照射UV光，用以固化具有沟槽211的UV结构胶21；另外，在此还可通过控制运行速度来保证UV光有足够的时间将具有沟槽211的UV结构胶21完全固化。

e.在运行至接触运行段13的另一端后，器件基材2与模具本体11分离，实现脱模，此时紫外胶已经完全固化，模具本体11回卷(图1)或循环(图2)。

综上所述，采用本发明的微纳结构的压印装置及方法使得在不透紫外光的材料表面复制图形成为了可能，大大简化压印工艺，提高量产效率，实现成本的降低，具有很大的经济效益。在保留了已有的成本优势外，还拓展了卷到卷、卷到片压印的应用领域。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种微纳结构的压印装置，其特征在于,包括：

卷料模具，包括模具本体和一对卷轮，模具本体绕卷在两卷轮上，且位于两卷轮之间具有一接触运行段；该模具本体由透明基材制作，并且在其外表面具有由模具辊压印而成的凸起的由UV固化层构成的压印图形；

器件基材，上表面涂覆有UV结构胶，并与模具本体的接触运行段的一端外表面相接触后同步运行，以实现在UV结构胶上压印出微纳级别的沟槽，并在运行至接触运行段的另一端后分离；

UV光源，设于接触运行段的一侧，透过接触运行段对器件基材的UV结构胶进行照射UV光，用以固化具有所述沟槽的UV结构胶。

2.根据权利要求1所述的微纳结构的压印装置，其特征在于：

所述卷料模具为单向结构，模具本体的首尾两端分别绕卷在对应的卷轮上，并且接触运行段的两端还分别绕经一用以调节模具本体与器件基材的间距和压力的定高轮。

3.根据权利要求1所述的微纳结构的压印装置，其特征在于：

所述卷料模具为循环结构，模具本体的首尾两端相连并绕卷在两卷轮上。

4.根据权利要求1所述的微纳结构的压印装置，其特征在于：

所述器件基材为不透明的柔性基材的卷料或片材，或为不透明的刚性基材。

5.根据权利要求1所述的微纳结构的压印装置，其特征在于：

所述模具本体为PET基材。

6.一种微纳结构的压印方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将需压印的图形通过模具辊复制于透明基材上，并形成UV固化层；

b.采用该透明基材制作卷料模具的模具本体，该卷料模具包括一对卷轮和绕卷于两卷轮上的模具本体，模具本体位于两卷轮之间具有一受卷轮驱动的接触运行段；

c.在器件基材上表面涂覆UV结构胶，并与模具本体的接触运行段的一端外表面相接触且与接触运行段同步运行，以实现在结构胶上压印出纳米级别的沟槽；

d.在接触运行段一侧设置UV光源，透过接触运行段对运行中的器件基材的UV结构胶进行照射UV光，用以固化带有所述沟槽的UV结构胶；

e.在运行至接触运行段的另一端后器件基材与模具本体分离。