專利名稱：一種紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置及拼版工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微納結(jié)構(gòu)加工裝置，具體是一種基于紫外光固化的微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，用于微納光電器件加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著微納加工技術(shù)不斷進(jìn)步，微納結(jié)構(gòu)模版的制備工藝日漸成熟。目前，可以用電子束/離子束光刻結(jié)合刻蝕在硅、石英等材料上制備各種微納結(jié)構(gòu)。然而，大幅面微納結(jié)構(gòu)的制備，其技術(shù)難度高，加工費(fèi)用仍然高昂。微納結(jié)構(gòu)拼版設(shè)備的主要功用是，將小幅面微納結(jié)構(gòu)原版通過(guò)壓模成形，組成大幅面模版。依照工作方式不同，拼版設(shè)備分為熱壓和紫外光固化兩種方式。熱壓拼版把待壓印基底材料[一般為硬板型或薄膜型的聚碳酸酯(PC !Polycarbonate)、聚氯乙烯(PVC:Polyrinyl Chloride)、聚酯(PET:Polyester)、丙烯酸(PMMA:Polymethyl Methacrylate)或聚烯(BOPP:Biaxial Oriented Plypropylene)等]加熱至玻璃化溫度以上軟化，然后將原版(表面具有微納結(jié)構(gòu)的鎳片)壓入待壓印材料，將表面微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移。紫外光固化拼版方式，以紫外固化樹(shù)脂作為壓印材料，它在紫外光照射下其中的高分子材料交聯(lián)固化，從而形成與模版表面相反的結(jié)構(gòu)。和熱壓工作方式相比，紫外光固化拼版的主要優(yōu)點(diǎn)是在室溫下即可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移，它所需的壓印力較熱壓方式減少了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，無(wú)需高溫高壓，結(jié)構(gòu)保真度高，因而被認(rèn)為是一種更好的拼版方式。美國(guó)Molecular Imprint Inc.公司提出了一種基于步進(jìn)閃光(step&flash)工作方式的設(shè)備。(P.Ruchhoeft, M.Colburn, B.Choi, H.Nounu, S.Johnson, T.Bailey, Μ.Stewart, J.Ekerdt, S.V.Sreenivasan, J.C.Wolfe, C.G.Willson, Patterning CurvedSurfaces:Template Generation by 1n Beam Proximity Lithography and ReliefTransfer by Step and Flash Imprint Lithography American Vacuum Society J.0fVac.Sc1.Technol.B17 (6)，pp.2965-2969，1999.)它的工作流程是，首先用一個(gè)精密噴膠頭在基底上噴涂紫外感光膠，然后用透明模版采用平對(duì)平壓印的工作方式，紫外燈照射壓印區(qū)域，UV膠固化后，抬起模版脫模，然后平臺(tái)運(yùn)行至下一工作位，重復(fù)上述步驟。其單元最大壓印面積26mmx32mm,整個(gè)模版面積200mmx300_ (型號(hào)Imprio 300)。利用上述的拼版技術(shù)，可以將原來(lái)數(shù)厘米大小的模版，或者將含有微納結(jié)構(gòu)的若干宏觀圖形拼接成大幅面模版。目前，拼版設(shè)備的主要用途是在激光全息圖像領(lǐng)域。傳統(tǒng)的全息模壓拼版設(shè)備基于熱壓工作方式，用于高精密表面浮雕條紋轉(zhuǎn)移加工，壓印幅面一般在50mmX50mm左右，由液壓系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)壓力，輸出壓力達(dá)到MPa級(jí)，力口熱溫度在基板玻璃化溫度以上(對(duì)碳酸聚酯材料，其玻璃化溫度約120°C，加熱溫度需大于150°C)，壓印速度10-20秒/次，拼版面積在800mmX800mm以上。它的主要缺點(diǎn)為:1)施加壓力大，容易對(duì)模版造成損傷。2)工作溫度高，工作周期長(zhǎng)。3)由于熱壓材料的回彈，結(jié)構(gòu)保真度低。Molecular Imprint Inc.公司的設(shè)備實(shí)際上是一種步進(jìn)式紫外納米壓印機(jī),其限制在于:1)其主要用于12英寸幅面以下硅基器件的制作；2)壓印采用平面對(duì)平面的方式。該設(shè)備有兩個(gè)弊端:一是由于模版和基底接觸面積大，模版的表面微納米結(jié)構(gòu)又?jǐn)?shù)倍地增加了兩者之間的接觸面積，脫模難度增大，二是這種工作方式中會(huì)在壓印中產(chǎn)生氣泡，破壞了拼版效果。因此，步進(jìn)式紫外納米壓印機(jī)主要應(yīng)用于周期性非緊密排列單元的拼版制備。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置及拼版方法，不僅可以進(jìn)行非緊密排列的拼版，同時(shí)又能進(jìn)行緊密排列的拼版作業(yè)。根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，包括用以放置待壓基膜的基板平臺(tái)、設(shè)置于該基板平臺(tái)上方的壓印機(jī)主體、用于驅(qū)動(dòng)壓印機(jī)主體和基板平臺(tái)之間相對(duì)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，以及對(duì)上述各個(gè)部件進(jìn)行電控制的控制系統(tǒng)，所述壓印機(jī)主體上設(shè)有壓輥、光源和噴嘴，所述壓輥和光源固定于一壓輥運(yùn)動(dòng)裝置，所述噴嘴固定于一噴嘴運(yùn)動(dòng)裝置上，所述光源設(shè)置于壓輥相對(duì)其前進(jìn)方向的后方，所述噴嘴設(shè)置于壓輥相對(duì)其前進(jìn)方向的前方，所述壓輥表面卷設(shè)有一層透明軟壓膜，該透明軟壓膜的一端固定于壓印機(jī)主體上，另一端固定于壓輥上，且固定于壓印機(jī)主體的一端位于光源相對(duì)壓輥的另一側(cè)。優(yōu)選的，所述透明軟壓模包括基材和設(shè)置于基材表面用于壓印的微納結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述微納結(jié)構(gòu)可以是納米光柵、納米點(diǎn)陣、微透鏡陣列、V形槽、光子晶體結(jié)構(gòu)，或者它們的組合中的一種。優(yōu)選的，所述透明軟壓膜的上方還設(shè)有掩模，該掩模包括透光部分和不透光部分。優(yōu)選的，所述透明軟壓膜和掩膜上設(shè)有定位標(biāo)志，用于每次拼版中的定位。優(yōu)選的，所述基板平臺(tái)上設(shè)有若干固定裝置，用于固定待壓基膜。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括沿水平方向左右移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、固定于該X軸驅(qū)動(dòng)裝置且沿垂直于紙面方向橫移的Y軸驅(qū)動(dòng)裝置，以及固定于該Y軸驅(qū)動(dòng)裝置且沿豎直方向上下移動(dòng)的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，所述壓印機(jī)主體固定于該Z軸驅(qū)動(dòng)裝置上。優(yōu)選的，所述光源為紫外LED燈。同時(shí)，本發(fā)明還提出了一種使用如上所述的紫外光固化微納拼版裝置進(jìn)行的拼版工藝，包括步驟:安裝待壓基膜和透明軟壓模裝置:將待壓基膜固定于基板平臺(tái)上，將透明軟壓模的一端固定于壓輥上，另一端固定于壓印機(jī)主體上；通過(guò)控制系統(tǒng)輸入拼版壓印信息；壓輥在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下移至拼版區(qū)域，噴嘴向待壓基膜表面噴涂適量的UV膠，壓輥下壓，紫外LED燈開(kāi)啟；壓輥在壓輥運(yùn)動(dòng)裝置帶動(dòng)下滾動(dòng)，將透明軟壓模平鋪在待壓基膜表面，紫外LED燈跟隨運(yùn)動(dòng)，將掩膜透光部分下面的UV膠固化；輥動(dòng)動(dòng)作完成后，壓輥逆向滾動(dòng)，將掩膜重新卷起，回到啟動(dòng)位置，壓輥抬起，紫外LED燈關(guān)閉；判斷是否完成所有壓印拼版單元，如未完成壓輥運(yùn)行至下一拼版位置，并重復(fù)上述壓印步驟，進(jìn)行下一個(gè)拼版單元的壓印，如果完成則壓印輥歸零位。優(yōu)選的，所述壓印信息包括平臺(tái)歸零、每個(gè) 拼版單元的位置(x，y)、大小、每個(gè)拼版單元噴膠量和噴嘴移動(dòng)距離。
優(yōu)選的，所述拼版工藝包括微納結(jié)構(gòu)單元的非緊密排列拼版、微納結(jié)構(gòu)單元的緊密排列拼版和非規(guī)則圖形拼版。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要特點(diǎn)在于:1)采用紫外光固化工作方式，不需加熱，在常溫下即可工作。2)采用輥筒與基底采用線接觸方式，能夠有效排除模版和拼版材料之間的氣體，降低脫模難度。3)采用軟壓膜技術(shù)，成本低，效率高，對(duì)原始模版的損傷少。
4)能夠?qū)崿F(xiàn)單元之間緊密排列的拼版。5)能夠?qū)崿F(xiàn)非規(guī)則圖形的拼版。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)拼版的裝置。圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式下的透明軟壓膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明透明軟壓模上的微納結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)紫外光固化微納拼版工藝的工作流程示意圖。圖5是使用本發(fā)明的拼版工藝實(shí)現(xiàn)的微納結(jié)構(gòu)單元非緊密拼版示意圖。圖6是使用本發(fā)明的拼版工藝實(shí)現(xiàn)的微納結(jié)構(gòu)單元緊密拼版示意圖。

圖7a_7i是使用本發(fā)明的拼版工藝實(shí)現(xiàn)的非規(guī)則圖形拼版的示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)中所述，現(xiàn)有技術(shù)中，使用熱壓工作方式的模壓拼版設(shè)備，因在壓印過(guò)程中，需將待壓基材放置于高溫高壓環(huán)境中，容易對(duì)模版及壓印圖形形成損壞。而基于紫外固化工作方式的拼版設(shè)備，又由于其使用平對(duì)平的步進(jìn)式壓印方法，容易在處理大面積壓印時(shí)，出現(xiàn)氣泡以及脫模困難等問(wèn)題。為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種全新的紫外固化方式的微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置及使用該裝置進(jìn)行的納米結(jié)構(gòu)制作方法。該拼版裝置采用輥筒壓印的方式，通過(guò)在壓輥上裝備軟壓模實(shí)現(xiàn)在基底上制作納米圖案，并且通過(guò)壓輥與基底平臺(tái)之間的相對(duì)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)大幅面納米結(jié)構(gòu)的拼接壓印。由于滾筒和基底之間是采用線接觸方式，能夠有效排除模版和拼版材料之間的氣體，降低脫模難度。另外采用軟壓膜技術(shù)，成本低，效率高，對(duì)原始模版的損傷少，能夠?qū)崿F(xiàn)各壓印單元之間緊密排列的拼版。同時(shí)，利用本發(fā)明的拼版裝置還能實(shí)現(xiàn)非規(guī)則圖形的拼版制作。下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)拼版的裝置。如圖所示，該拼版裝置包括用以放置待壓基膜4的基板平臺(tái)1，設(shè)置于該基板平臺(tái)I上方的壓印機(jī)主體2，用于驅(qū)動(dòng)壓印機(jī)主體2和基板平臺(tái)I之間相對(duì)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置3。以及對(duì)上述各個(gè)部件進(jìn)行電控制的控制系統(tǒng)(圖中未不出)。其中基板平臺(tái)I上設(shè)有若干用以固定待壓基膜4的固定裝置11，該多干固定裝置11比如是固定螺栓、卡勾、夾具或者壓片等等。待壓基膜4通過(guò)固定裝置11被固定于基板平臺(tái)I上。該待壓基膜4可以是聚酯(Polyethylene terephthalate, PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate, PEN)、聚碳酸酯(Polycarbanate, PC)等材料。為了保證拼版精度，待壓基膜4在拼版過(guò)程中必須保證不能相對(duì)基板平臺(tái)I發(fā)生位移。驅(qū)動(dòng)裝置3包括沿水平方向左右移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置31、固定于該X軸驅(qū)動(dòng)裝置31且沿垂直于紙面方向橫移的Y軸驅(qū)動(dòng)裝置32，以及固定于該Y軸驅(qū)動(dòng)裝置且沿豎直方向上下移動(dòng)的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置33，所述壓印機(jī)主體2固定于該Z軸驅(qū)動(dòng)裝置33上。當(dāng)然，該三個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)裝置也可以沿其它的排列方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如將Z軸驅(qū)動(dòng)裝置固定于X軸驅(qū)動(dòng)裝置上，而將Y軸驅(qū)動(dòng)裝置固定于Z軸驅(qū)動(dòng)裝置上等等。通過(guò)該驅(qū)動(dòng)裝置3的驅(qū)動(dòng)，使得壓印機(jī)主體2能夠完成在三個(gè)方向上的移動(dòng)，從而使得本發(fā)明的壓印區(qū)域擴(kuò)張到三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置能夠移動(dòng)到的坐標(biāo)內(nèi)，完成大幅面壓印圖案的拼版。壓印機(jī)主體2上設(shè)有壓輥21、光源22和噴嘴23。其中壓輥21固定于壓輥運(yùn)動(dòng)裝置26上，該壓輥運(yùn)動(dòng)裝置26比如是一組沿設(shè)置于壓印機(jī)主體2下方的導(dǎo)軌滑動(dòng)的小型載臺(tái)，在壓印機(jī)主體2相對(duì)基板平臺(tái)I靜置的情況下，該壓輥21能夠在壓輥運(yùn)動(dòng)裝置26的帶動(dòng)下沿壓輥筒體滾動(dòng)方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)。光源22設(shè)置于壓輥21相對(duì)其前進(jìn)方向的后方，該光源22與壓輥21 —起固定于壓輥運(yùn)動(dòng)裝置26上，因此該光源22可以與壓輥21 —起運(yùn)動(dòng)。由于本發(fā)明所處理的壓印主體為UV膠，因此該光源22在本發(fā)明中具體是一種紫外LED燈，當(dāng)然在其它可能的實(shí)施方式中，該光源22也可以是其它形式的照明物體。噴嘴23固定于噴嘴運(yùn)動(dòng)裝置25上，該噴嘴23始終設(shè)置于壓輥23前進(jìn)方向的前方，如此一來(lái)，通過(guò)噴嘴23噴出的UV膠涂布到待壓基膜4之后，由壓輥21進(jìn)行壓印。該噴嘴運(yùn)動(dòng)裝置25能夠沿垂直于紙面的方向做橫向移動(dòng)，以保證UV膠噴涂的范圍滿足壓印尺寸的大小。噴嘴24在每次拼版壓印動(dòng)作前，向待壓基膜4表面噴涂一定量的UV膠。UV膠組分含有主體樹(shù)脂、光引發(fā)齊U、溶劑和用于流平和 脫模的添加劑。在紫外光照射下，UV膠內(nèi)組分分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使UV膠固化。UV膠噴涂量大小視待拼版單元圖形面積和微納結(jié)構(gòu)深度而定，當(dāng)有效拼版面積在100mm2-100cm2范圍，結(jié)構(gòu)深度IOum時(shí)，噴膠量在I毫升至100毫升之間。在壓輥21的表面，卷設(shè)了一層透明軟壓膜24，該透明軟壓膜24的一端通過(guò)夾具27固定于壓印機(jī)主體2上，另一端通過(guò)夾具29固定于壓輥21上，其中夾具27位于光源22相對(duì)壓輥21的另一側(cè)，這樣一來(lái)，當(dāng)壓輥21沿前進(jìn)方向滾動(dòng)時(shí)，透明軟壓膜24在壓輥21上的部分會(huì)隨之?dāng)傞_(kāi)到待壓基膜4上，從而將透明軟壓膜24上的微納米結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到UV膠上，并且光源22的光線透過(guò)該透明軟壓膜24照射到UV膠上使之固化。而當(dāng)壓輥21沿后退方向滾動(dòng)時(shí)，透明軟壓膜24被重新卷起到壓輥21上，完成一個(gè)單元的壓印。請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式下的透明軟壓膜結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該透明軟壓膜24包括基材241、設(shè)置于基材241表面用于壓印的微納結(jié)構(gòu)242。請(qǐng)參見(jiàn)圖3，微納結(jié)構(gòu)242可以是納米光柵、納米點(diǎn)陣、微透鏡陣列、V形槽、光子晶體結(jié)構(gòu)，或者它們的組合。這些微納結(jié)構(gòu)可以通過(guò)人工制備，也可以由自然界中生物體表面的結(jié)構(gòu)復(fù)制得到。人工制備結(jié)構(gòu)可以是在刻蝕的硅、二氧化硅、氮化鎵等無(wú)機(jī)襯底上，或者通過(guò)激光加工在光刻膠等有機(jī)襯底上形成?；?41可以是聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、丙烯酸、聚烯等柔性透明材料。進(jìn)一步地，在透明軟壓膜24上方還可以設(shè)置一個(gè)掩模，該掩模包括透光部分244和不透光部分245。掩模的作用是限定UV膠的曝光區(qū)域及曝光形狀，這樣可以在拼版過(guò)程中精確控制拼版接縫之間的精確度。該透明軟壓膜24和掩膜預(yù)先制作定位標(biāo)志243，用于每次拼版中的定位。掩膜上不透光部分245在拼版中不曝光，透光部分244曝光。請(qǐng)參見(jiàn)圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)紫外光固化微納拼版工藝的工作流程示意圖。首先安裝待壓基膜和透明軟壓模裝置:將待壓基膜固定于基板平臺(tái)上，將透明軟壓模的一端固定于壓輥上，另一端固定于壓印機(jī)主體上。在初始階段，可以考慮對(duì)待壓基膜和透明軟壓模進(jìn)行定位的動(dòng)作，這樣可以規(guī)范拼版圖案在待壓基膜上的位置。具體的定位動(dòng)作可以通過(guò)在透明軟壓模和待壓基膜上預(yù)先制作定位孔，通過(guò)夾具固定將透明軟壓模精確定位。然后，通過(guò)控制系統(tǒng)輸入拼版壓印信息，包括平臺(tái)歸零、每個(gè)拼版單元的位置(X，y)、大小、每個(gè)拼版單元噴膠量和噴嘴移動(dòng)距離，拼版裝置依照控制系統(tǒng)自帶的控制程序進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。進(jìn)入壓印步驟:壓輥在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下移至拼版區(qū)域，噴嘴向待壓基膜表面噴涂適量的UV膠，壓輥下壓，紫外LED燈開(kāi)啟。壓輥在壓輥運(yùn)動(dòng)裝置帶動(dòng)下滾動(dòng)，將透明軟壓模平鋪在待壓基膜表面，紫外LED燈跟隨運(yùn)動(dòng)，將掩膜透光部分下面的UV膠固化。輥動(dòng)動(dòng)作完成后，壓輥逆向滾動(dòng)，將掩膜重新卷起，回到啟動(dòng)位置，壓輥抬起，紫外LED燈關(guān)閉。緊接著，判斷是否完成所有壓印拼版單元，如未完成壓輥運(yùn)行至下一拼版位置，并重復(fù)上述壓印步驟，進(jìn)行下一個(gè)拼版單元的壓印，如果完成則壓印輥歸零位。請(qǐng)參見(jiàn)圖5，圖5是使用本發(fā)明的拼版工藝實(shí)現(xiàn)的微納結(jié)構(gòu)單元非緊密拼版示意圖。

本發(fā)明所提出的方法和裝備要實(shí)現(xiàn)的功能之一，是能夠?qū)崿F(xiàn)微納結(jié)構(gòu)單元的非緊密排列拼版，如圖5中有紋路區(qū)域的拼版方式。它的目的有兩個(gè):一是將小版拼成大版，方便后期大批量復(fù)制；二是進(jìn)行陣列結(jié)構(gòu)的制備。在制作這種非緊密拼版的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以考慮從掩模的形狀角度出發(fā)，在對(duì)單個(gè)拼版單元進(jìn)行壓印時(shí)，即壓印出微納結(jié)構(gòu)外圍的空白區(qū)域，然后針對(duì)每個(gè)拼版單元做拼版，完成后形成的效果及非緊密式的拼版結(jié)構(gòu)。另外也可以從機(jī)械位移控制的角度出發(fā)，即通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)裝置在XY方向上的位移距離實(shí)現(xiàn)非緊密式的拼版。請(qǐng)參見(jiàn)圖6，圖6是使用本發(fā)明的拼版工藝實(shí)現(xiàn)的微納結(jié)構(gòu)單元緊密拼版示意圖。本發(fā)明所提出的方法和裝備要實(shí)現(xiàn)的功能之一，是能夠?qū)崿F(xiàn)微納結(jié)構(gòu)單元的緊密排列拼版，如圖6中有紋路區(qū)域的拼版方式，將小面積微納結(jié)構(gòu)單元以無(wú)縫方式拼接若干單元。它的目的是將小版拼成大版，制作連續(xù)模版，改善產(chǎn)品外觀，提高產(chǎn)品良率。圖7a_7i是使用本發(fā)明的拼版工藝實(shí)現(xiàn)的非規(guī)則圖形拼版的示意圖。本發(fā)明所提出的方法和裝備要實(shí)現(xiàn)的功能之一，是能夠?qū)崿F(xiàn)非規(guī)則圖形拼版，如圖7a_7i所示的拼版方式。所有的軟壓膜和掩膜都預(yù)先制作定位標(biāo)志，并在拼版過(guò)程中保證對(duì)準(zhǔn)。首先，將圖7a的微納結(jié)構(gòu)的透明軟壓膜和圖7b的掩膜組合，在襯底上得到如圖7c所示的圖形化微納結(jié)構(gòu)。然后，將圖7d的微納結(jié)構(gòu)透明軟壓膜和圖7e的掩膜組合，在已經(jīng)過(guò)上面步驟的襯底上拼版得到如圖7f所示的圖形化微納結(jié)構(gòu)。最后，以圖7g的微納結(jié)構(gòu)透明軟壓膜和圖7h的掩膜組合，在已經(jīng)過(guò)上面步驟的襯底上得到如圖7i的圖形化微納結(jié)構(gòu)。它的目的是實(shí)現(xiàn)各種非規(guī)則微納單元的拼版，形成復(fù)雜的圖形。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。對(duì)所 公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，包括用以放置待壓基膜的基板平臺(tái)、設(shè)置于該基板平臺(tái)上方的壓印機(jī)主體、用于驅(qū)動(dòng)壓印機(jī)主體和基板平臺(tái)之間相對(duì)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，以及對(duì)上述各個(gè)部件進(jìn)行電控制的控制系統(tǒng)，其特征在于:所述壓印機(jī)主體上設(shè)有壓輥、光源和噴嘴，所述壓輥和光源固定于一壓輥運(yùn)動(dòng)裝置，所述噴嘴固定于一噴嘴運(yùn)動(dòng)裝置上，所述光源設(shè)置于壓輥相對(duì)其前進(jìn)方向的后方，所述噴嘴設(shè)置于壓輥相對(duì)其前進(jìn)方向的前方，所述壓輥表面卷設(shè)有一層透明軟壓膜，該透明軟壓膜的一端固定于壓印機(jī)主體上，另一端固定于壓輥上，且固定于壓印機(jī)主體的一端位于光源相對(duì)壓輥的另一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述透明軟壓模包括基材和設(shè)置于基材表面用于壓印的微納結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述微納結(jié)構(gòu)可以是納米光柵、納米點(diǎn)陣、微透鏡陣列、V形槽、光子晶體結(jié)構(gòu)，或者它們的組合中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述透明軟壓膜的上方還設(shè)有掩模，該掩模包括透光部分和不透光部分。
5.如權(quán)利要求4所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述透明軟壓膜和掩膜上設(shè)有定位標(biāo)志，用于每次拼版中的定位。
6.如權(quán)利要求1所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述基板平臺(tái)上設(shè)有若干固定裝置，用于固定待壓基膜。
7.如權(quán)利要求1所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置包括沿水平方向左右移動(dòng)的X軸驅(qū)動(dòng)裝置、固定于該X軸驅(qū)動(dòng)裝置且沿垂直于紙面方向橫移的Y軸驅(qū)動(dòng)裝置，以及固定于該Y軸驅(qū)動(dòng)裝置且沿豎直方向上下移動(dòng)的Z軸驅(qū)動(dòng)裝置，所述壓印機(jī)主體固定于該Z軸驅(qū)動(dòng)裝置上。
8.如權(quán)利要求1所述的紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置，其特征在于:所述光源為紫外LED 燈。
9.一種使用如權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的紫外光固化微納拼版裝置進(jìn)行的拼版工藝，其特征在于，包括步驟: 安裝待壓基膜和透明軟壓模裝置:將待壓基膜固定于基板平臺(tái)上，將透明軟壓模的一端固定于壓輥上，另一端固定于壓印機(jī)主體上； 通過(guò)控制系統(tǒng)輸入拼版壓印信息； 壓輥在驅(qū)動(dòng)裝置的帶動(dòng)下移至拼版區(qū)域，噴嘴向待壓基膜表面噴涂適量的UV膠，壓輥下壓，紫外LED燈開(kāi)啟； 壓輥在壓輥運(yùn)動(dòng)裝置帶動(dòng)下滾動(dòng)，將透明軟壓模平鋪在待壓基膜表面，紫外LED燈跟隨運(yùn)動(dòng)，將掩膜透光部分下面的UV膠固化； 輥動(dòng)動(dòng)作完成后，壓輥逆向滾動(dòng)，將掩膜重新卷起，回到啟動(dòng)位置，壓輥抬起，紫外LED燈關(guān)閉； 判斷是否完成所有壓印拼版單元，如未完成壓輥運(yùn)行至下一拼版位置，并重復(fù)上述壓印步驟，進(jìn)行下一個(gè)拼版單元的壓印，如果完成則壓印輥歸零位。
10.如權(quán)利要求9所述的拼版工藝，其特征在于:所述壓印信息包括平臺(tái)歸零、每個(gè)拼版單元的位置(X，y)、大小、每個(gè)拼版單元噴膠量和噴嘴移動(dòng)距離。
11.如權(quán)利要求9所述的拼版工藝，其特征在于:所述拼版工藝包括微納結(jié)構(gòu)單元的非緊密排列拼版、 微納結(jié)構(gòu)單元的緊密排列拼版和非規(guī)則圖形拼版。
全文摘要
一種紫外固化微納米結(jié)構(gòu)拼版裝置及拼版工藝，包括基板平臺(tái)、壓印機(jī)主體、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，其中壓印機(jī)主體包括壓輥、光源和噴嘴，壓輥上卷設(shè)有透明軟壓模。本發(fā)明的拼版裝置采用紫外光固化工作方式，不需加熱，在常溫下即可工作。在壓印時(shí)采用輥筒與基底采用線接觸方式，能夠有效排除模版和拼版材料之間的氣體，降低脫模難度。采用軟壓膜技術(shù)，成本低，效率高，對(duì)原始模版的損傷少。
文檔編號(hào)G03F7/20GK103226288SQ20131015295
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者申溯, 張小峰, 張家銀, 陳林森 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué), 蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司