专利名称：微复制物品的制作方法
技术领域：
本公开总的涉及幅材(web)上的材料的连铸，并更具体地涉及在幅材的相对的侧面上的图案铸型之间具有较高对齐度的物品的铸造。
背景技术：
在从报纸的印刷到尖端电子和光学装置的制造的许多物品的制造中，需要将至少临时处于液体形式的一些材料涂敷到基体的相对的侧面上。经常是这样的情形所涂敷到基体上的材料被以预定图案进行涂敷；在例如印刷的情况下，墨水以字母和图片的图案进行涂敷。在这些情况下，通常对在基体的相对侧面上的图案之间的对齐度具有至少最小的要求。
当基体为如电路板之类的不连续物品时，图案的涂敷器通常可能会靠在边缘上，以帮助实现对齐。但是当基体为幅材，并且不可能靠在其边缘上，以定期进行保持对齐时，该问题变得有点困难。然而，即使在幅材的情况下，当对对齐的要求不严格时，例如允许超出完全对齐大于100微米的偏移，用于将材料涂敷控制到这种程度的机械临时措施是已知的。印刷领域充满能够满足这种标准的装置。
然而，在基体的相对侧面上具有图案的一些产品中，要求图案之间精确得多的对齐。在这种情况下，如果幅材不连续移动，则能够将材料涂敷成这种标准的设备是已知的。而如果幅材连续移动，像在例如一些类型的柔性电路中那样，如果容许图案辊每次转动将图案辊重新设定一次完全对齐，在100微米、或者甚至在5微米之内，则现有技术仍然给出了有关如何处理的指导。
然而，在例如光学物品中，如增亮膜，要求在涂敷到基体的相对侧面上的光学透明的聚合体中的图案在工具转动中的任何点处仅仅超出对齐非常小的误差。迄今为止，现有技术并未记载有关如何在连续运动的幅材的相对侧面上铸造图案表面、使得图案在100微米范围内保持连续而不间断的内容。
发明内容
本公开的一方面涉及微复制物品。该微复制物品包括柔性基体，该基体具有第一和第二相对表面、位于第一表面上的第一涂布的微复制图案；和位于第二表面上的第二涂布的微复制图案。第一和第二微复制图案在好于大约100微米内被对齐，且优选地在大约75微米范围内被对齐，而更加优选的是在大约50微米范围内被对齐，且最优选的是在大约10微米范围内被对齐。在另一实施例中，第一和第二图案共同形成数个凸透镜。
本公开的另一方面涉及制作微复制透镜的方法。该方法包括以下步骤提供基体，该基体呈幅材形式，其具有第一和第二相对的表面；和使该基体通过铸造设备，以形成数个透镜特征。该透镜特征包括位于第一表面上的第一微复制图案结构和位于第二表面上的第二微复制图案结构。
定义在本发明的上下文中，“对齐”表示将若干结构定位在相对于幅材的边缘和同一幅材的相对侧面上的其它结构的设定位置上。
在本发明的上下文中，“幅材”表示在一个方向上具有固定尺寸，并且在正交方向上具有预定或不定长度的材料片层。
在本发明的上下文中，“连续对齐”表示在第一和第二图案辊的每次转动期间，辊子上的结构之间的对齐度都好于指定限定值。
在本发明的上下文中，“微复制的”或“微复制”表示通过如下工艺进行微结构表面的生产，在该工艺中，结构表面特征在制造期间从一个产品到另一个产品，保持单个特征的重现精度仅仅在大约100微米范围内变化。
在附图的几个图中，相同部件用相同附图标记表示，并且附图1说明了包括根据本公开所述系统的示例性实施例的透视图；附图2说明了根据本公开所述的附图1所示的系统的一部分的特写视图；附图3说明了根据本公开所述附图1所示的系统的另一透视图；附图4说明了根据本公开所述的铸造设备的示例性实施例的示意图；附图5说明了根据本公开所述附图4所示的铸造设备的截面的特写视图；附图6说明了根据本公开所述的辊子安装布置的示例性实施例的示意图；附图7说明了根据本公开所述的用于一对图案辊的安装装置的示例性实施例的示意图；附图8说明了根据本公开所述的马达和辊子装置的示例性实施例的示意图；附图9说明了根据本公开所述辊子之间的、用于控制对齐的装置的示例性实施例的示意图；附图10说明了根据本公开所述辊子控制装置的示例性实施例的示意图；附图11说明了根据本公开所述的用于控制对齐的方法和设备的示例性实施例的方块图；附图12说明了根据本公开所制造的物品的剖视图。
具体实施例方式
总的来说，本发明涉及一种每一侧面上都涂有微复制图案结构的柔性基体。该微复制物品相对于彼此高精度对齐。优选的是，相对侧面上的结构共同使物品产生所期望的光学质量，并且更加优选的是，该结构为数个透镜特征。
例子1——微复制物品参照附图12，说明的是两侧微复制物品1200的示例性实施例。该物品1200包括具有相对的第一和第二表面1220、1230的幅材基体1210。第一和第二表面1220、1230分别包括第一和第二微复制结构1225、1235。第一微复制结构1225包括数个弓形特征1226，在本实施例中所示的弓形特征为具有大约142微米的有效直径的圆柱形透镜。第二微复制结构1235包括数个锯齿形或金字塔棱形特征1236。
在所示的示例性实施例中，第一和第二特征1226、1236具有相同的节距或重复周期P，例如第一特征的周期是大约150微米，并且第二特征的重复周期与之相同。尽管其它组合也是允许的，但是第一特征和第二特征的周期比一般是整数比(或者为倒数)。所示特征在沿幅材方向上具有不确定长度。
在所示的示例性实施例中，相对的微复制特征1226、1236共同形成数个透镜特征1240。在所示的示例性实施例中，透镜特征1240为凸透镜。由于每个透镜特征1240的性能都是将形成每个透镜的相对的特征1229、1239对准的功能，所以透镜特征的精确对准或对齐是优选的。
可选的是，物品1200还包括第一和第二连接区域(land area)1227、1237。该连接区域被定为基体表面1220、1230和每个相应特征的底部、即凹部1228、1238之间的材料。一般地，第一连接区域1228在透镜侧上至少为大约10微米厚，并且第二连接区域1238在棱镜侧上至少为大约25微米厚。该连接区域有助于特征具有良好附着在幅材上的性能，并且还有助于复制的重现精度。
借助于使用用于在幅材的相对表面上生产出精确对准的微复制结构的设备和方法，制造出上述物品1200，该设备和方法在下面进行详细描述。申请人所提出的实施例借助了使用由聚对苯二甲酸乙酯(PET)制成的0.0049英寸厚的幅材制成。可以使用其它幅材材料，例如聚碳酸酯。
通过将可固化液体铸造并使其固化在幅材的第一侧面上，将第一微复制结构制成在第一图案辊上。该第一可固化液体为光敏丙烯酸酯树脂溶液，其包括可从美国俄亥俄州辛辛那提的Cognis公司获得的光度计6010；从美国宾夕法尼亚州Expon的Satomer公司获得的SR385氢糠基丙烯酸酯和SR238(70/15/15％)1，6-己二醇二丙烯酸酯；从美国康涅狄格州的斯特拉特福德Hanford研究公司获得的樟脑醌；及从美国威斯康星州密尔沃基的Aldrich化学公司获得的甲基-4-二甲基氨基苯甲酸钠(0.75/0.5％)。通过将可固化液体铸造并使其固化在幅材的第二侧面上，将第二微复制结构制成在第二图案辊上。所使用的第二可固化液体与第一可固化液体相同。
在每个相应结构都被铸造成图案之后，通过使用包括紫外光源在内的固化光源，从外部使每个相应图案固化。然后，使用剥离辊(peelroll)，把微复制物品从第二图案辊上取下。可选的是，脱模剂或涂料可以用于帮助将图案结构从图案工具上取下。
用于建立上述物品的工艺设置值如下。使用大约每分钟1.0英尺的幅材速度，同时进出铸造设备的幅材张力大约2.0磅力。使用拉伸比大约为5％的剥离辊将幅材从第二图案工具上拉离。使用大约4.0磅力的挤压压力。第一和第二图案辊之间的间隙为大约0.010英寸。使用滴管涂布设备将树脂供给到幅材的第一表面上，并且使用注射泵，以大约1.35毫升/分钟的速度将树脂供给到第二表面上。
在所有组件都被顺序安装的情况下，用Oriel 200-500W的水银灯以最大功率和Fostec DCR II以最大功率完成第一微复制结构的固化。在所有组件都被顺序安装的情况下，用光谱能量紫外光源、Fostec DCRII以最大功率和RSLI公司的光泵150MHS完成第二微复制结构的固化。
第一图案辊包括一组负像，用于形成以150微米节距的142微米直径的圆柱透镜。第二图案辊包括一组负像，用于形成以150微米节距的具有60度夹角的数个对称棱镜。
一般地，本公开的发明可以通过下文中所公开的系统和方法制成，用于生产两侧面的微复制结构，该微复制结构具有小于大约100微米的左到右对齐，优选的是小于50微米，更为优选的是小于25微米，最为优选的是小于5微米。该系统一般包括第一图案组件和第二图案组件。每个相应组件在具有第一和第二表面的幅材的相应表面上都产生微复制图案。第一图案在幅材的第一侧面上产生，第二图案在幅材的第二表面上产生。
每个图案组件都包括用于涂覆涂料的装置、图案部件和固化部件。一般地，图案组件包括图案辊及用于保持和驱动每个辊的支承结构。第一图案组件的涂布装置将第一可固化涂料材料分配在幅材的第一表面上。第二图案组件的涂布装置将第二可固化涂料材料涂敷在幅材的第二表面上，其中该第二表面与第一表面相对。一般地，第一和第二涂料材料具有相同组分。
在第一涂料材料被放置在幅材上之后，幅材通过第一图案部件，其中在第一涂料材料中产生图案。然后，使第一涂料材料固化或冷却，以形成第一图案。随后，在将第二涂料材料放置在幅材上之后，幅材通过第二图案部件，其中在第二涂料材料中产生图案。然后，第二涂料材料固化形成第二图案。一般地，每个图案部件都是微复制工具，并且每个工具通常都具有用于将材料固化的专用固化部件。然而，可以具有将第一和第二图案材料都固化的单个固化部件。而且，可以将涂料放置在图案工具上。
该系统还包括用于转动第一和第二图案辊的装置，使得当幅材连续移动时，将图案辊的图案转印到幅材的相对侧面上，并且使所述图案在幅材的所述相对侧面上保持在小于大约100微米范围内连续对齐。
本发明的优点在于，通过使幅材的每个侧面上的微复制结构连续形成，同时使相对侧面上的微复制结构基本彼此对齐在100微米之内，通常在50微米之内，更为优选的是在20微米之内，最为优选的是在5微米之内，可以制造出在幅材的每个相对表面上具有微复制结构的幅材。
现在参照附图1至2，说明了包括本公开所述铸造设备120的系统110的示例性实施例。在所述铸造设备120中，幅材122从主解开卷筒(未示出)设置到铸造设备120上。根据所生产的产品，幅材122的确切性质可以广泛地变化。然而，当铸造设备120被用于光学物品的制造时，幅材122通常方便的是半透明的或透明的，以允许固化穿过幅材122。幅材122被导向各个辊子126周围，进入铸造设备120中。
需要对幅材122的精确张力控制，以获得本发明所能够获得的最佳结果，从而幅材122被导向通过张力传感装置(未示出)。在期望使用衬里幅材来保护幅材122的情况下，该衬里幅材通常在解开卷筒处分离开，并被导向到衬里幅材卷绕卷筒上(未示出)。幅材122通常经过惰辊而被导向到用于精确张力控制的张力调节辊(dancer roller)上。惰辊将幅材122导向到夹辊154和第一涂布机头(coating head)156之间的位置上。
在所述实施例中，第一涂布机头156为模涂布机头(die coatinghead)。然而，如本领域技术人员将了解的，其它涂布方法可以适合于本设备。然后，幅材122通过夹辊154和第一图案辊160之间。第一图案辊160具有图案表面162，并且当幅材122通过夹辊154和第一图案辊160之间时，通过第一涂布机头156而分配在幅材122上的材料成型为图案表面162的负像。
当幅材122与第一图案辊160接触时，材料从第二涂布机头164处分配在幅材122的其它表面上。与上述关于第一涂布机头156的讨论相同，第二涂布机头164也是模涂布装置，其包括第二挤出机(未示出)和第二涂布模头(coating die)(未示出)。在一些实施例中，第一涂布机头156所分配的材料为合成物，该合成物包括聚合物前体，并意图在施加紫外线照射下固化成固体聚合物。
然后，已经借助于第二涂布机头164而分配在幅材122上的材料与带有第二图案表面176的第二图案辊174接触。与上述讨论相同，在一些实施例中，通过第二涂布机头164所分配的材料为合成物，该合成物包括聚合物前体，并意图在施加紫外线照射下固化成固体聚合物。
此时，幅材122已经具有了涂敷到两侧面上的图案。可以具有剥离辊182，以帮助将幅材122从第二图案辊174上取下。一般地，进出铸造设备的幅材张力几乎是不变的。
然后，将具有两侧面的微复制图案的幅材122经过各惰辊导向到卷取卷筒(未示出)上。如果期望间隔薄膜来保护幅材122，则它通常由辅助解开卷筒(未示出)来提供，并且幅材和间隔薄膜在适当的张力下一起被卷绕在卷取卷筒上。
参照附图1至3，第一和第二图案辊分别被联接到第一和第二马达组件210、220上。通过直接或间接地将组件安装到框架230上，实现了对该马达组件210、220的支承。马达组件210、220使用精确安装装置而联接到框架上。在所示的示例性实施例中，第一马达组件210被固定地安装到框架230上。第二马达组件220需要重复定位，并因此可在横交方向和加工方向上移动，其中当幅材122通过铸造设备120时，该马达组件220被放置到位。活动马达装置220被优选地连接到线性滑块222上，以帮助重复精确定位，例如当在辊子上的图案之间转换时。第二马达装置220还包括位于框架230的背面上的第二安装装置225，其用于将第二图案辊174相对于第一图案辊160左到右定位。第二安装装置225优选地包括允许在横交加工方向上精确定位的线性滑块223。
参照附图6，说明了马达安装装置。用于驱动工具或图案辊662的马达633被安装在机器框架650上，并通过联轴器640而连接到图案辊662的转轴601上。马达633被连接到主编码器630上。副编码器651被连接到用以提供图案辊662的精确的角度对齐控制的工具上。主编码器630和副编码器651共同提供图案辊662的控制，以保持它与第二图案辊对齐，如下文中进一步描述的那样。
在所示的示例性实施例中，工具辊662的直径通常其马达633的直径。为了容纳该装置，两个工具辊组件610、710被安装成镜像，以便于能够使两个工具辊662、762一起，如附图7中所示。还参照附图1，第一马达装置通常被固定地联接到框架上，并且第二马达装置通过使用光学特性的线性活动滑块来定位。
由于轴共振是将图案位置控制处于指定限定值内的对齐误差源，所以它的减少或消除是重要的。在使用马达633和轴650之间的、比一般尺寸计划规定大的联轴器640还将减小由更柔性联轴器导致的轴共振。在各个位置处定位有轴承组件660，用以提供对马达装置的转动支承。
参照附图4，说明了铸造设备420的示例性实施例，该铸造设备420用于生产在相对表面上带有对齐的微复制结构的两侧面幅材422。组件包括第一和第二涂布装置456、464、夹辊454及第一和第二图案辊460、474。幅材422位于第一涂布装置456上，在该例子中位于第一挤出模456上。第一模456将第一可固化液体层涂料470分配在幅材422上。借助于夹辊454，通常是橡胶覆盖的辊，将第一涂料470按压到第一图案辊460中。而在第一图案辊460上，使用外部固化源480，例如合适波长的光的灯，通常是紫外光，使涂料固化。
使用第二侧的挤出模464将第二可固化液体层481涂在幅材422的相对侧面上。将第二层481按压到第二图案工具辊474中并且对第二涂料层481重复固化过程。借助于将工具辊460、474彼此保持精确的角度关系，实现了两个涂布图案的对齐，如将在下文中所述的那样。
参照附图5，说明了第一和第二图案辊560、574的一部分的特写视图。第一图案辊560具有用于形成微复制表面的第一图案562。第二图案辊574具有第二微复制图案576。
在所示的示例性实施例中，尽管图案可以不同，但是第一和第二图案562、576为相同的图案。随着幅材522通过第一辊560，第一表面524上的第一可固化液体(未示出)在第一图案辊560上的第一区域526附近的固化光源525作用下固化。在液体固化之后，第一微复制图案结构590在幅材522的第一侧面524上形成。第一图案结构590为第一图案辊560上的图案562的负像。在第一图案结构590形成之后，将第二可固化液体581分配在幅材522的第二表面527上。为了确保第二液体581不会过早地固化，将第二液体581与第一固化光525隔离开，通常借助于定位第一固化光525，使它不会落在第二液体581上。或者，可以在第一固化光525和第二液体581之间放置屏蔽装置592。而且，可以将固化源定位固化源相应的、在不易操作或难以穿过幅材固化的图案辊的内部。
在第一图案结构590形成之后，幅材522继续沿着第一辊560前进，直到它进入第一和第二图案辊560、574之间的间隙区域575为止。然后，第二液体581与第二图案辊上的第二图案576接合，并成型为第二微复制结构，然后该第二微复制结构在第二固化光535的作用下固化，随着幅材522进入第一和第二图案辊560、574之间的间隙575，此时基本固化并粘结到幅材522上的第一图案结构590限制幅材522滑动，同时幅材522开始移动到间隙575中和第二图案辊574周围。这消除了幅材拉伸和滑动，幅材拉伸和滑动为在在幅材上形成的第一和第二图案结构之间的对齐误差源。
通过将幅材522支承在第一图案辊560上，同时第二液体581与第二图案辊574接触，形成在幅材522的相对侧面524、527上的第一和第二微复制结构590、593之间的对齐度变为控制第一和第二图案辊560、574的表面之间的位置关系的函数。幅材在第一和第二图案辊560、574周围及由这两个图案辊形成的间隙575之间的S形卷使由夹住幅材的机构所导致的张力、幅材拉力变化、温度、微滑动和横向位置控制的影响降到最小。一般地，尽管卷绕角可以根据具体要求或大些或小些，但是该S形卷保持幅材522与每个辊子超过180度的卷绕角接触。
为了增大在幅材的相对表面上形成的图案之间的对齐度，优选地是围绕每个辊子的平均直径具有较低频率的节距变化。一般地，尽管未作要求，但是图案辊具有相同的平均直径。对于任何具体应用选择正确的辊子在本领域技术人员的技术和知识范围内。
例子2-用于制作两面微复制物品的设备由于期望位于幅材的两个表面上的微复制结构上的特征尺寸在彼此的精确对齐范围中，因而需要高精确度控制图案辊。如下文中所述，借助于应用在控制加工方向对齐中所使用的技术，可以实现这里所述的在限定范围内的跨幅材方向对齐。需要在加工方向上控制对齐，这在两面微复制幅材中至今尚未实现。例如，为了在10英寸圆周的图案辊上获得大约10微米的首尾相连的特征布置，每个辊子必须被保持在每转±32弧秒的转动精度内。随着幅材穿过系统的速度增大，对齐的控制变得更加困难。
申请人已经建立并说明了具有10英寸圆周的图案辊的系统能够产生在相对表面上具有图案特征的幅材，该图案特征在2.5微米范围内对齐。在阅读本公开内容并应用此处所教导的原理之后，本领域普通技术人员将理解如何实现与另一微复制表面的对齐度。
参照附图8，说明了在本申请的系统中所使用的马达装置800的示意图。马达装置包括马达810，该马达810包括主编码器830和驱动轴820。驱动轴820通过联轴器825而被联接到图案辊860的从动轴840上。副编码器或负载编码器(load encoder)850被结合到该从动轴840上。使用所述马达装置中的两个编码器允许通过将测量装置(编码器)850定位在图案辊860附近而对图案辊的位置进行更准确的测量，从而减小或消除马达装置800工作时的扭矩扰动的影响。
参照附图9，说明了被联接到若干控制组件时的附图8的马达装置的示意图。在附图1至3所示的示例性设备中，类似的装置将控制每个马达装置210和220。
马达装置900与控制装置965连通，以允许对图案辊960进行精确控制。控制装置965包括驱动模块966和程序模块975。该程序模块975经由线路977、例如SERCOS光纤网络而与驱动模块966连通。程序模块975用于向驱动模块966输入如设置点之类的参数。驱动模块966接收输入电压480伏的3相电源915，将其整流为直流电并经电力连接973而对其进行分配，用以控制马达910。马达编码器912向控制模块966提供位置信号。图案辊960上的副编码器950经过线路971将位置信号反馈给驱动模块966。驱动模块966使用编码器信号来精确定位图案辊960。在下面详细描述这种用以获得对齐度的控制设计。
在所示的示例性实施例中，每个图案辊都由专用控制装置控制。专用控制装置共同控制第一和第二图案辊之间的对齐。每个驱动模块都与相应马达组件连通并对该相应马达组件进行控制。
各种选择可用于共同协调两个轴，如主/从型和并联构造，它们在本申请的系统中得到使用。
在申请人建立并说明的系统中的控制装置包括如下。为了驱动每个图案辊，使用具有高分辨率正弦编码器反馈的高性能、低变动转距的马达(512正弦周期乘以4096驱动插值远大于每转2百万部分)，该马达可从Bosch-Rexroth(indramat)获得，其型号为MHD090B035-NG0-UN。该系统还包括可从Bosch-Rexroth(Indramat)获得的型号为MHD090B-035-NG0-UN的同步马达，但是也可以使用如异步马达之类的其它类型马达。每个马达都通过极其坚硬的波纹管联轴器而直接联接(而没有齿轮箱或齿轮减速装置(mechanicalreduction))，该联轴器可从R/W公司获得，其型号为BK5-300。可以使用替代性联接设计，但是波纹管式基本上结合了硬度，同时提供了高转动精度。每个联轴器的尺寸都被加工成使得选择基本比一般制造商说明书推荐的联轴器更大的联轴器。另外，在联轴器和轴之间优选的是零间隙机座套筒或压缩型锁定轴心。每个辊轴都通过可从美国伊利诺斯州绍姆堡的Heidenhain公司获得的型号为RON255C的空心轴负载侧编码器而联接到编码器上。编码器选择应当具有最高精度和可能的分辨率，通常大于32弧秒精度。采用申请人的设计，每转18000正弦周期，其中结合4096位分辨率驱动插值，导致给出基本高于精确度的分辨率的、超过每转5千万部分(parts)分辨率。该负载侧编码器具有+/-2弧秒的精度；传输单元中的最大偏差小于+/-1弧秒。
优选的是，每个轴都被设计成尽可能大的直径，并尽可能的短，以使硬度最大，获得最高可能的共振频率。期望所有转动组件的精确对准都确保由对齐误差源所造成的这种对齐误差最小。本领域技术人员将认识到，有多种方法减小由于转动组件的对准所产生的对齐误差。
各轴的控制策略执行如下参照附图11，在申请人的系统中相同的位置坐标命令通过SERCOS光纤网络以2毫秒的更新速度同时传递给每个轴。每个轴都以250微秒间隔的位置环更新速度，用三次样条对该位置坐标进行插值。由于恒定的速度导致简单的恒定的时间间隔通路，所以插值方法不是关键的。对于消除任何舍入或数值表示误差，分辨率是关键的。还必须处理轴的滚翻。关键是使每个轴的控制周期在当前环执行速度(62微秒的间隔)下同步。
顶部通路1151为控制的前馈区域。该控制策略包括位置环1110、速度环1120和电流环1130。对位置坐标1111进行微分，第一次微分产生速度前馈项1152，第二次微分产生加速度前馈项1155。前馈通路1151对线速度改变和动力校正期间的性能有所帮助。
从当前位置1114中减去位置命令1111，产生误差信号1116。该误差信号1116施加给比例控制器1115，产生速度命令坐标1117。从该速度命令1117中减去速度反馈1167，产生速度误差信号1123，然后将其施加给PID控制器。借助于对马达编码器位置信号1126进行微分而产生速度反馈1167。由于微分和数值分辨率限制，应用低通巴特沃思滤波器1124，用于从误差信号1123中去除高频噪音分量。窄带阻(限波器)滤波器1129(stop band(notch)filter)被应用在马达-辊子共振频率的中央。这允许向速度模块1120施加基本较高的增益。马达编码器的增大分辨率也将提高性能。滤波器在控制图中的准确位置不是至关重要的；尽管调节参数是取决于位置，但是正向通路或反向通路都是可以接受的。
PID控制器还可以用在位置环中，但是积分器的额外相位滞后使稳定更加困难。电流环为传统的PI控制器；由马达参数建立增益。最高可能的带宽电流环将允许最佳性能。而且，期望最小的转矩脉动。
使外部干扰最小化对获得最大程度的对齐是重要的。这包括前述的马达构造和电流环换向，但是使机械干扰最小化也是重要的。例子包括在进入和退出幅材跨度中非常平稳的张力控制、一致的承受和密封阻力、使从辊子上剥离幅材的张力扰动最小化、一致的橡胶夹辊。在当前设计中，设有与工具辊啮合的第三轴，作为拉动辊，以帮助从工具上去除固化的结构。
幅材材料可以是能够在它上面产生微复制图案结构的任何合适的材料。幅材材料的例子是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。该幅材也可以是多层的。由于液体通常在固化源的作用下固化，其中该固化源位于与产生图案结构的侧面相对的侧面上，因而幅材材料必须对所使用的固化源至少部分半透明。固化能量源的例子是红外线辐射、紫外线辐射、可见光线辐射、微波或电子束。本领域技术人员将理解，可以使用其它固化源，并且具体幅材材料/固化源组合的选择将取决于所要产生的特定物品(具有对齐的微复制结构)。
用以固化通过幅材的液体的替代方案将是采用两部分的反应性固化，例如环氧化物，反应性固化对如金属幅材或者具有金属层的金属幅材之类的、难以固化通过的幅材非常有用。通过在线混合图案辊的一部分上的若干组分或喷雾催化剂，可以实现固化，当涂料和催化剂接触时，其将使液体固化，从而形成微复制结构。
产生微复制结构的液体通常是可固化的光聚合材料，如可在紫外光作用下固化的丙烯酸脂。本领域技术人员将理解，可以使用其它涂料材料，并且材料的选择将取决于希望微复制结构的具体特性。类似地，所使用的具体固化方法在本领域技术人员的技术和知识范围内。固化方法的例子是反应性固化、热固化或辐射固化。
对传送并控制到幅材上的液体有用的涂布装置的例子是例如与如注射泵或蠕动泵的任何合适的泵相结合的模涂布(die coating)或刮刀涂布。本领域技术人员将理解，可以使用其它涂布手段，并且具体手段的选择将取决于所要传送给幅材的液体的具体特性。
对于本领域技术人员而言，在不背离本发明的范围和精神的情况下的本发明的各种修改和替代方案将是明显的，并且应当理解的是，本发明不局限于此处所阐述的说明性实施例。
权利要求
1.一种微复制物品，包括具有第一和第二相对的表面的柔性基体；位于第一表面上的第一涂布的微复制图案；及位于第二表面上的第二涂布的微复制图案，其中，该第一图案和第二图案在沿跨幅材的方向的100微米范围内对齐。
2.如权利要求1所述的微复制物品，其中，第一微复制图案包括数个圆柱形透镜。
3.如权利要求2所述的微复制物品，其中，第二微复制图案包括数个对称棱镜。
4.如权利要求3所述的微复制物品，其中，第一和第二微复制图案共同形成数个凸透镜。
5.如权利要求4所述的微复制物品，其中，所述透镜具有在跨幅材的方向上的大约150微米的节距。
6.如权利要求5所述的微复制物品，其中，基体材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
7.如权利要求6所述的微复制物品，其还包括位于第一微复制图案和幅材之间的第一连接区域；和位于第二微复制图案和幅材之间的第二连接区域。
8.如权利要求7所述的微复制物品，其中，第一连接区域为至少大约10微米厚。
9.如权利要求8所述的微复制物品，其中，第二连接区域为至少大约25微米厚。
10.如权利要求9所述的微复制物品，其中，圆柱形透镜具有大约142微米的有效直径，并且对称棱镜具有大约60度的夹角。
11.一种制作包括具有第一和第二相对的表面的幅材基体的微复制物品的方法，该方法包括以下步骤使幅材通过铸造设备；将第一液体涂布在该第一表面上；使该第一液体与第一图案辊接触；使该第一液体固化，从而产生第一微复制图案；将第二液体涂布在该第二表面上；使该第二液体与第二图案辊接触，同时所述第一微复制图案与所述第一图案辊接触；及使该第二液体固化，从而产生第二微复制图案，其中使所述第一和第二图案在沿跨幅材方向的大约100微米范围内对齐。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述使幅材通过的步骤包括使由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的幅材通过。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述接触第一液体的步骤包括接触光敏丙烯酸酯树脂溶液。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述接触第二液体的步骤包括接触光敏丙烯酸酯树脂溶液。
15.如权利要求11所述的方法，其中，使第一液体与第一图案辊接触的所述步骤还包括使该第一液体与该第一图案辊接触，其中该第一图案辊包括数个对称的弓形特征。
16.如权利要求11所述的方法，其中，使第二液体与第二图案辊接触的所述步骤还包括使该第二液体与该第二图案辊接触，其中该第二图案辊包括数个对称的棱形的特征。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括以下步骤在幅材和第一微复制图案之间形成第一连接区域。
18.如权利要求17所述的方法，其还包括以下步骤在幅材和第二微复制图案之间形成第二连接区域。
19.一种包括具有第一和第二相对的表面的幅材的物品，该幅材在该第一表面上还具有第一微复制图案，在第二表面上还具有第二微复制图案，其中该第一和第二微复制图案共同形成数个凸透镜特征，该物品借助于包括如下步骤的方法制成将幅材通过铸造设备；将第一液体涂布在所述第一表面上；使该第一液体与第一图案辊接触；使该第一液体固化，从而产生所述第一微复制图案；将第二液体涂布在所述第二表面上；使该第二液体与第二图案辊接触，同时所述第一微复制图案与所述第一图案辊接触；及使该第二液体固化，从而产生所述第二微复制图案，其中该第一和第二图案在沿跨幅材方向的大约100微米范围内对齐。
20.一种制作包括数个微复制透镜特征的物品的方法，该方法包括以下步骤提供呈幅材形式的基体，该基体具有第一和第二相对的表面；使该基体通过铸造设备，以形成数个透镜特征，其中该透镜特征包括位于第一表面上的第一微复制图案结构和位于第二表面上的第二微复制图案结构，其中该第一和第二结构在大约100微米范围内对齐。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述透镜特征为凸透镜。
全文摘要
公开了一种微复制物品。该物品包括一种幅材，该幅材包括第一和第二相对的表面。该第一表面包括具有数个第一特征的第一微复制结构。第二表面包括具有数个第二特征的第二微复制结构。相对应的相对特征共同形成了透镜特征。
文档编号G02B3/00GK1863669SQ200480029380
公开日2006年11月15日 申请日期2004年7月20日 优先权日2003年9月9日
发明者文森特·W·金, 约翰·S·赫伊津哈, 威廉·V·道尔, 大卫·W·库恩斯, 格雷戈里·F·金, 约翰·T·斯特兰德, 托马斯·B·亨特, 詹姆斯·N·多布斯, 丹尼尔·H·卡尔森, 拉里·D·赫姆里塞克 申请人:3M创新有限公司