[发明专利]微接触印刷设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微接触印刷技术，具体涉及一种高精度的微接触印刷设备以及印刷方法。

背景技术

微接触印刷是应用于图案化学中的一种技术，其可用于在平面或非平面的表面上形成具有微米和亚微米级尺寸的有机单分子层图案。现有技术中，通常采用橡胶等弹性材料制成柔性的印章(stamp)，然后通过印章将图案转移并印刷在非平面的表面上。通常的方式是，在印章的一侧增加压力从而使印章膨胀和变形以适应于待印刷的曲面形状，然后使印章与曲面相接触从而实现在曲面上的印刷。

然而，现有技术的方法通常都缺乏精度和良好的再现性等问题。通过有限元模型可以看出，柔性的印章在大的形变期间会产生应力集中的现象，这将引起空气或灰尘颗粒被夹(trapped)在印章和印刷基底之间，使图案不能完整清晰地转移到印刷基底上，从而导致了不令人满意的印刷效果。

发明内容

为了解决已有技术存在的问题，本发明提供了一种新的、具有开拓性的微印刷设备和方法，其将显著地提高采用柔性印章印刷的精度和可行性。

本发明的第一目的在于提供一种微接触印刷设备，其包括：

印刷室，其为一外壳界定而成的封闭空间；

固定装置，其设置于所述印刷室的内侧壁上用以固定印章，当所述印章被固定于所述印刷室内后，所述印章将所述印刷室分隔为第一室和第二室；

支撑件，其设置于所述印刷室底部，用以将具有至少一个印刷表面的待印刷物体固定在所述第二室内；以及

第一通路和第二通路，其分别与所述第一室和第二室相连通并与真空泵相连接，所述第一通路和第二通路上分别设置有控制阀。

本发明所述的微接触印刷设备中，优选地，所述固定装置与所述支撑件之间的距离是可调节的。调节的方式包括但不限于，将所述固定装置可移动地设置在所述印刷室的内侧壁上，通过调节所述固定装置的高度来调节所述固定装置与所述支撑件之间的距离；将所述支撑件设置为高度可调节的，通过调节所述支撑件的高度来调节所述固定装置与所述支撑件之间的距离。

根据本发明的一个实施方案，所述第一通路与所述第二通路各自独立地分别与两个真空泵相连接；所述第一通路与所述第二通路上还分别设置有压力计，用以监测所述第一室与所述第二室内的压强。

根据本发明的另一个实施方案，所述第一通路与所述第二通路与一个真空泵相连接；所述第一通路上还设置有压力计，用以监测第一室内的压强。

优选地，所述微接触印刷设备进一步包括数据采集及控制系统，用以精确控制所述第一室和所述第二室内的压强变化。

本发明的第二目的在于提供一种微接触印刷方法，其包括下述步骤：

利用印章将一印刷室分隔为第一室和第二室；

将第一室和第二室同时抽成真空或低压状态(压强约为1-5psi)；

控制所述第一室和所述第二室中至少一者的压强发生变化，以产生压强差并对所述印章产生作用力，从而使所述印章发生弹性形变而与所述第二室内的待印刷物体的印刷表面相接触，从而实现图案的转移印刷。

优选地，控制所述第一室内的压强增大以对所述印章产生作用力，从而使所述印章发生弹性形变而与所述待印刷物体的印刷表面相接触，从而实现图案的转移印刷。

优选地，所述印章与所述待印刷物体之间的距离是可调节的，以优化印刷效果；所述微接触印刷方法进一步包括下述步骤：调节所述印章与所述待印刷物体之间的距离，从而实现所述印章在不同尺寸的所述待印刷物体的印刷表面上的印刷。

本发明所述的微接触印刷方法中，所述印章可为圆形的弹性薄膜，所述待印刷物体的印刷表面可为任意曲面或平面。当所述印刷表面为凹曲面时，所述印章的直径小于所述印刷曲面的直径；当所述印刷表面为平面或凸曲面时，所述印章的直径等于或大于所述印刷曲面的直径。

本发明通过精确控制第一室内和/或第二室内的压强来精确控制印章的变形，从而实现图案的高精度印刷。同时，本发明所述的印刷过程基本上是在真空状态下完成的，从而可避免在印章和印刷表面之间夹入空气和尘埃，由此提高图案的印刷精确度。并且，通过调节印章与待印刷物体之间的距离，可以优化印刷效果，并可实现采用单一的印章在不同尺寸的待印刷曲面上的印刷。

附图说明：

图1为本发明的实施例一的微接触印刷设备的示意图。

图2为图1所示的微接触印刷设备(印刷表面为凹曲面)在操作状态下的示意图。

图3为图1所示的微接触印刷设备(印刷表面为凸曲面)在操作状态下的示意图。