[发明专利]一种卷对卷紫外纳米压印装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外纳米压印装置及方法，尤其是一种卷对卷紫外纳米压印装置及方法。

背景技术

自1995年纳米压印技术提出以来，人们希望通过该技术实现低成本、高分辨率、高效率、大面积的批量制备纳米结构。但是，传统的热压印技术需要加热、高压环节，从而造成压印环节复杂、难于控制。1999年，美国得克萨斯州大学的研究小组提出一种在室温、低压环境下利用紫外光(UV)固化聚合物的紫外纳米压印技术。

目前纳米压印技术主要包括以下几种：

(1)热压印。首先采用坚硬的压模毛坯加工成压模，然后在基片上旋涂高分子聚合物材料，将其放入压印机加热并把压模压在基片上的聚合物层上，紧接着把温度降低至聚合物凝固点附近并且把压模和聚合物层相分离，聚合物层上就留下了与压模互补的微纳米结构，可以用作进一步的图形转移处理。

(2)紫外压印。紫外压印的过程基本与热压印相同，只不过采用可在紫外光照射下固化的聚合物作为压印层材料，无需采用加热的方式，但是要求压模材料(或基板材料)对紫外波段透明。

(3)微接触压印。微接触压印技术中首先得到压印模版，模具材料的化学前体在模版中固化，聚合成型后从模版中脱离，得到压印模具。然后将模具浸入特定的化学试剂中，最后取出压在基板上。该方法能够实现有机分子的自组装，在生物传感器领域有着广泛的用途。

紫外压印相对于热压印来和微接触压印说，不需要高温、高压的条件，它可以廉价地在纳米尺度得到高分辨率的图形。

本发明提出了一种卷对卷UV纳米压印装置和方法。由于既采用了紫外压印技术，即不需要高温、高压的条件，可以廉价地在纳米尺度得到高分辨率的图形，同时又采用卷对卷技术提高了生产效率，降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种卷对卷UV纳米压印装置和方法，以克服现有紫外平压设备低效率高成本的缺陷；同时也克服了现有热压设备，利用压力及温度的作用方式复制模具上图案的纹路，其复制效果受到材料受热及受压力时其形变极限的限制的缺陷。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，包括传输装置，至少包括一放料辊和一收料辊，用以将待压印材料沿规定路线传输；涂布装置，设置于所述放料辊后，包括点胶机、网纹辊和衬辊，该衬辊配合该网纹辊将该点胶机里的液态紫外光胶涂布于上述待压印材料上；预固化装置，设置于所述涂布装置后，包括流平烘道和紫外预固化设备，该流平烘道加热并使该紫外光胶平整地分布于待压印材料，该紫外预固化设备使该液态紫外光胶变为半固态；压印装置，设置于所述预固化装置后，包括至少一压辊和一版辊，所述版辊的表面具有纳米结构的图案，所述压辊配合该版辊将该纳米结构的图案压印到该待压印材料的紫外光胶上；以及强固化装置，位于该压印装置后，用以将紫外光胶硬化。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中所述涂布装置还包括刮刀，作用于网纹辊上，用以刮除该网纹辊上多余的紫外光胶。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中所述网纹辊表面具有凹凸的网纹图案，通过控制该网纹目数及该衬辊的压力，实现控制该紫外光胶的涂布厚度。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中所述涂布装置涂布的紫外光胶的厚度在2um至50um之间。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中还包括前后二纠偏系统，所述的纠偏系统设有材料边缘感应器和传送修复装置。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中所述材料边缘感应器设置在放料辊和收料辊上，所述传送修复装置连接在放料辊和收料辊的轴上，当该材料边缘感应器感应到材料在输送过程中向内偏移时，该传送修复装置控制该放料辊或该收料辊向内移动，反之向外发生位移。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中还包括一张力控制系统，所述的张力控制系统主要由张力感应装置和磁粉离合装置组成，当张力感应装置发现材料传输时张力大于一预设值时，磁粉离合装置微动减小收卷转速，当发现张力小于该预设值时，转速控制装置微动提升收卷转速。

根据本发明的目的提出的一种卷对卷UV纳米压印装置，其中还包括冷却系统，设置在该强固化装置和该收料辊之间，对固化好的紫外光胶进行冷却。