用于卷对卷处理中的微接触印刷的重新涂墨辊的制作方法
【专利说明】用于卷对卷处理中的微接触印刷的重新涂墨辊
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2012年12月31日提交的美国临时申请61/747, 985的权益，该申请 的公开内容全文以引用方式并入本文。
[0003] 置量
[0004] 微接触印刷是可用于例如在基材的表面上产生官能化分子的图案的印刷技术。官 能化分子包含通过化学键附接到基材表面或涂覆的基材表面以形成图案化的自组装单分 子层（SAM)的官能团。SAM是通过化学键附接到表面并且已相对于该表面且甚至相对于彼 此采用优选取向的单层分子。
[0005] 微接触印刷SAM的基本方法涉及对浮雕图案化的弹性体压模（例如聚（二甲基硅 氧烷）（PDMS)压模）施以包含官能化分子的墨，然后使着墨的压模接触基材表面（通常是 金属或金属氧化物表面），从而在压模和基材之间接触的区域内形成SAM。或者，弹性体压 模可以是平坦的（即不包含浮雕图案），并且基材表面可以为浮雕图案化的。使用微接触印 刷方法印刷的微图案化有机和无机材料可潜在地为基材（诸如金属化聚合膜）提供独特的 电学、光学和/或生物特性。
[0006] 在制造过程中，官能化分子应以最小数量的缺陷在所期望的高分辨率图案化SAM 中从压膜可再现地转印到基材表面。因为在卷对卷制造工艺中微接触印刷的速度在移动的 幅材材料上增加，所以应使图案缺陷（诸如线条模糊和空隙）最小化以确保准确的SAM图 案分辨率和再现性。
【发明内容】
[0007] 一般来讲，本公开涉及利用微接触印刷压模的卷对卷印刷设备和工艺。印刷压模 可通过使压模的压印表面与重新涂墨辊接触来周期性地或连续地重新涂墨，这减少了先前 用于为压模加入墨组合物的过程停机时间。
[0008] 在一个实施例中，本公开涉及一种系统，该系统包括：从支撑件退绕的移动幅材材 料；安装在辊上的压模，其中该压模包括基部表面和具有梯形横截面形状且在基部表面之 上延伸的连续、规则的图案元件阵列，并且其中压印元件各自具有基本上平坦的压印表面； 以及带有涂墨表面的涂墨辊，该涂墨表面至少周期性地接触压印元件的压印表面。用包含 有机硫化合物的墨组合物来浸渍涂墨表面，该有机硫化合物具有被选择来结合到幅材材料 的主表面的硫醇官能团，以便根据压印表面上的图案元件阵列在主表面上形成自组装单分 子层（SAM)。
[0009] 在另一个实施例中，本公开涉及一种系统，该系统包括：从辊退绕的移动幅材材 料；附接到印刷辊的弹性体压模，其中该压模具有与幅材材料的主表面接触的压印表面； 以及用于利用包含有机硫化合物和有机溶剂的墨组合物来给压印表面涂墨的设备。用于涂 墨的设备包括具有涂墨表面的重新涂墨辊，该涂墨表面浸渍有墨组合物，并且该涂墨表面 至少周期性地接触压模的压印表面。
[0010] 在另一个实施例中，本公开涉及一种方法，该方法包括：使幅材材料从支撑件退 绕；提供浸渍有包含官能化分子的墨组合物的弹性体压模，其中官能化分子包含被选择来 结合到所述基材材料的官能团；使压模的压印表面与幅材材料的主表面接触持续足以使官 能团与幅材材料结合的印刷时间，以根据压印表面上的图案元件的布置而在幅材材料的主 表面上形成官能化材料的自组装单分子层（SAM);以及使压模的压印表面至少周期性地与 重新涂墨辊接触，其中该重新涂墨辊包括浸渍有墨组合物的涂墨表面。
[0011] 本发明的一个或多个实施例的细节在附图和以下【具体实施方式】中说明。通过具体 实施方式和附图以及权利要求书，本发明的其他特征、目标和优点将显而易见。
【附图说明】
[0012] 结合以下结合附图对本公开的各种实施例的详细说明，可以更全面地理解本公 开，本领域的普通技术人员应当理解，在附图中，各图仅示出某些示例性实施例，并且不旨 在限制本公开的更广泛的方面。
[0013] 图1是用于微接触印刷的高纵横比压模的一个实施例的示意性剖视图。
[0014] 图2是用于微接触印刷的高纵横比压模的另一个实施例的示意性剖视图。
[0015] 图3是用于在微接触印刷工艺中使用高纵横比压模来在基材上形成自组装单分 子层（SAM)的工艺的示意性剖视图。
[0016] 图4A和4B是用于在基材相对于压模运动的过程中所利用的微接触印刷的压模的 示意性剖视图。
[0017] 图5是在卷对卷处理中用于在微接触印刷中使用的具有双轧辊和延伸过程区的 设备的一部分的不意图。
[0018] 图6是在卷对卷处理中用于在微接触印刷中使用的具有双辊的张紧幅材设备的 一部分的不意图。
[0019] 图7是在卷对卷处理中用于在微接触印刷中使用的具有单个轧辊的设备的一部 分的示意图。
[0020] 图8是在卷对卷处理中用于在微接触印刷中使用的具有单个轧辊和延伸过程区 的设备的一部分的不意图。
[0021] 图9是用于微接触印刷设备中的印刷辊和压模的流体联轴器的示意性剖视图。
[0022] 图10是用于与微接触印刷设备一起使用的前侧涂墨惰辊的示意图。
[0023] 图11是实例2中所利用的微接触印刷压模的建模表面的示意图。
[0024] 图12是针对实例2的建模微接触印刷压模的压模力/宽度英寸对基材位移的曲 线图。
[0025] 虽然可不按比例绘制的以上附图示出了本公开的各个实施例，但还可以想到其它 的实施例，如在【具体实施方式】中所指出的。在附图中，类似的符号表示类似的元件。
【具体实施方式】
[0026] 除非另外指明，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数 量和物理特性的所有数字均应理解为由术语"约"来修饰。因此，除非有相反的指示，否则 上述说明书和所附权利要求书中提出的数值参数均为近似值，并且根据本领域的技术人员 利用本文所公开的教导内容而获得的所需特性，这些近似值可有所不同。在最低程度上说， 每一个数值参数并不旨在限制等同原则在受权利要求书保护的实施例的范围内的应用，至 少应该根据所报告的数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。此 外，具有端点的数值范围的使用包括在该范围内的所有数字（例如，1至5包括I、1. 5、2、 2. 75、3、3. 80、4和5)以及该范围内的任何更窄的范围或单个值。
[0027] 术语表:
[0028] 在整个说明书和权利要求书中采用的某些术语大部分是人们所熟知的，但可能仍 然需要作一些解释。应当理解，如本文所用：
[0029] 参考数值或几何形状的术语"约"、"近似"或"大约"意味着数值的+/-5%或在具有 一般公认数量的边的几何形状的邻边之间的内角的值，明确地包括数值或角度值的+/-5% 内的任何更窄的范围、以及准确的数值或角度值。例如，"约"100 °C的温度是指95 °C至105 °C 的温度，而且明确地包括该范围内的任何更窄的温度范围或甚至单个温度值，包括例如精 确地100°C的温度。同样，"大约正方形"几何形状包括表现出邻边之间的内角为85-95度 (包括对应于完美正方形几何形状的邻边之间的90度内角）的所有四边形几何形状。
[0030] 参考性质或特性的术语"基本上"意味着表现出的性质或特性达到该性质或特性 的98%以内，而且明确地包括在该性质或特性的2%以内的任何更窄的范围、以及该性质 或特性的精确值。例如，"基本上"透明的基材是指透射98-100%的入射光的基材。
[0031] 术语"一个"、"一种"和"该"包括多个指代物，除非内容明确指出不是这样。因此， 例如，提及包含"一种化合物"的材料包括两种或更多种化合物的混合物。
[0032] 除非内容明确指出不是这样，否则术语"或"通常以其包括"和/或"的含义使用。
[0033] 现在将具体参照附图描述本发明的各种示例性实施例。本发明的示例性实施例可 以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行多种修改和更改。因此，应当理解，本公开的 实施例不应限于以下所述的示例性实施例，但应受权利要求书及其任何等同物中示出的限 制的控制。
[0034] 图1示出微接触印刷压模10的示意图，该微接触印刷压模10包括基本上平坦的 基部表面12。图案元件14的阵列远离基部表面12延伸。在一些实施例中，压模10是弹性 体材料的一体块，并且在其它实施例中可包括由任选的加固背衬层11支撑的弹性体图案 元件14。在压模10的基部表面12上的图案元件14的阵列可根据预期的微接触印刷应用 而广泛地变化，并且可包括例如规则或不规则的元件图案，诸如线条、点和多边形。
[0035] 在基部表面12上的阵列中的图案元件14可以根据其形状、取向和大小进行描述。 图案元件14具有在基部表面12处的基部宽度X，并且包括压印表面16。压印表面16驻留 在基部表面12之上的高度h，并且具有侧向尺寸w，侧向尺寸w可以与基部宽度X相同或不 同。图案元件14具有为至少约1.5的纵横比h/w。在各种实施例中，图案元件14的高度h 与图案元件14的宽度w的纵横比为约1. 5至约5. 0、约1. 5至约3. 0、或约1. 5至约2. 0。
[0036] 本文所述的方法和设备特别有利于小的图案元件14,其压印表面16具有小于约 10 μπκ或小于约5 μπκ或小于约1 μL?的最小侧向尺寸w。在图1的实施例中，压印表面16 是基本上平坦的，并且基本上平行于基部表面12,但这种平行布置并不是必需的。本文所报 告的方法和设备还特别有利于利用高度h为约50 μπι或更小、或约10 μπι或更小、或约5 μπι 或更小、或约1 μπι或更小、或约0. 25 μπι或更小的图案元件14的微接触印刷。
[0037] 图案元件14可占据基部表面12的全部或仅一部分（基部表面12的一些区域可 以不含图案元件）。例如，在各种实施例中，相邻图案元件之间的间距1可为大于约50 μ m、 或大于约100 μ m、或大于约200 μ m、或大于约300 μ m、或大于约400 μ m、或甚至大于约 500 μm。用于微接触印刷的商业上可用的图案元件14的阵列在压模10的基部表面12上 占据例如大于100平方厘米、大于200cm2、或大于1000 cm2的面积。
[0038] 在一些实施例中，图案元件14可形成"微图案"，在本申请中"微图案"是指具有不 大于Imm的尺寸（例如线条宽度）的点、线条、填充形状或它们的组合的布置。在一些实施 例中，点、线条、填充形状或它们的组合的布置具有至少〇. 5 μπι且通常不大于20 μπι的尺寸 (例如，线条宽度）。微图案图案元件14的尺寸可根据微图案选择而变化，并且在一些实施 例中，微图案图案元件具有小于1〇、9、8、7、6或5μπι(例如，0. 5-5μπι或0. 75-4μπι)的尺寸 (例如线条宽度）。
[0039] 在一些实施例中，图案元件是迹线，这些迹线可以是直的或弯曲的。在一些实施例 中，图案元件是形成二维网络（即，网片）的迹线。网片包括约束开