JP6321678B2 - ロールツーロールプロセスにおけるマイクロコンタクトプリンティングのための再インク付けローラー - Google Patents
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Description
本願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、2012年12月31日出願の米国特許仮出願第61/747,985号の利益を主張する。
説明及び特許請求の範囲で特定の用語が使用されており、大部分は周知であるが、いくらか説明を必要とする場合がある。本明細書で使用される場合、以下を理解する必要がある。
Infinite Graphics Inc.(IGI)(St.Paul,MN)から高アスペクト比のスタンプマスターを入手した。IGIは、5マイクロメートルのフォトレジスト層をガラス上にスピン−コーティングし、グレーリソグラフィーを用いて台形の断面を有するパターン要素を撮像することによりマスターを構築した。スタンプマスターのポリ(ジメチルシロキサン)(PDMS)ネガティブを作製し、エポキシをネガティブに対して注型することを含む標準的なプロセスにより、スタンプマスターのエポキシコピー(サブマスター)を作製した。未硬化PDMSをエポキシサブマスター上に注型し、硬化させることによりPDMSスタンプを作製した。
ロールツーロールマイクロコンタクトプリンティングプロセス中、エラストマースタンプを有するロールは、第2のロール上の基材と接触する。2つのロールが異なる速度で移動し、その結果、基材がスタンプに対して移動するが、このことはスタンプ表面及びそのスタンピング要素上に牽引力を生成するため、スタンプと基材は必ずしも正常に接触した状態にない。摩擦閾値を超えた場合、スタンプは滑る場合があるが、このことはプリンティング解像度の欠陥をもたらす。有限要素モデルを開発してプリンティングプロセスをシミュレートし、スタンプ上の牽引力の大きさを計算した。モデリングした結果は上記の実施例1の結果を補完し、より高いレリーフスタンプが、欠陥形成における滑り効果を低減する利点を示した。
本発明の実施態様の一部を以下の項目[1]−[34]に記載する。
[項目1]
支持体から解放される、移動する材料ウェブと、
ローラー上に装着されたスタンプであって、前記スタンプが、基部表面と、台形の断面形状を有し、かつ前記基部表面から上方に延びるパターン要素の連続した規則的アレイと、を含み、前記スタンピング要素がそれぞれ、実質的に平面状のスタンピング表面を含む、スタンプと、
前記スタンピング要素の前記スタンピング表面に少なくとも周期的に接触するインク付け表面を含むインク付けローラーであって、前記インク付け表面がインク組成物で含浸され、前記組成物が、前記ウェブ材料の主表面に結合して、前記スタンピング表面上の前記パターン要素のアレイに従った自己組織化単分子層(SAM)を上部に形成するように選択されたチオール官能基を有する有機硫黄化合物を含有する、インク付けローラーと、を含む、システム。
[項目2]
前記スタンプ上の前記パターン要素が、約0.25マイクロメートル〜約5マイクロメートルの横方向寸法と、前記基部表面に関連した高さと、を有する、実質的に平面状のスタンピング表面を含み、前記パターン要素の前記横方向寸法に対する前記パターン要素の高さのアスペクト比が約1.5〜約5.0である、項目1に記載のシステム。
[項目3]
前記プリントローラーと前記スタンプとの間に接着剤層を更に含む、項目1に記載のシステム。
[項目4]
前記接着剤層と前記スタンプとの間にエラストマー材の層を更に含む、項目1に記載のシステム。
[項目5]
前記スタンプが空気支持スリーブ上に装着される、項目1に記載のシステム。
[項目6]
前記インク付け表面がエラストマーポリマーを含む、項目1に記載のシステム。
[項目7]
前記エラストマーポリマーがポリ(ジメチルシロキサン)を含む、項目6に記載のシステム。
[項目8]
前記プリントローラーが、前記インク組成物を連続的に供給される、項目1に記載のシステム。
[項目9]
前記再インク付けローラーが、前記再インク付けローラー内の流体継ぎ手からインク組成物を連続的に供給される、項目1に記載のシステム。
[項目10]
ローラーから解放される、移動する材料ウェブと、
プリントローラーに取り付けられたエラストマースタンプであって、前記スタンプが、前記材料ウェブの主表面と接触するスタンピング表面を含む、エラストマースタンプと、
有機硫黄化合物及び有機溶媒を含有するインク組成物を前記スタンピング表面にインク付けするための装置であって、前記インク付けのための装置が、前記インク組成物で含浸されたインク付け表面を有する再インク付けローラーを含み、前記インク付け表面が、前記スタンプの前記スタンピング表面に少なくとも周期的に接触する、装置と、を含む、システム。
[項目11]
前記再インク付けローラーの前記インク付け表面がエラストマーポリマーを含む、項目10に記載のシステム。
[項目12]
前記エラストマーポリマーがポリ(ジメチルシロキサン)を含む、項目11に記載のシステム。
[項目13]
前記再インク付けローラーが、前記インク組成物を連続的に供給される、項目10に記載のシステム。
[項目14]
前記再インク付けローラーが、前記再インク付けローラー内の流体継ぎ手からインクを連続的に供給される、項目13に記載のシステム。
[項目15]
前記材料ウェブが、第1のローラーと第2のローラーとの間で張力がかけられる、項目10に記載のシステム。
[項目16]
ウェブ材料を支持体から解放する工程と、
官能基化分子を含有するインク組成物で含浸されたエラストマースタンプを提供する工程であって、前記官能基化分子が、前記基材材料に結合するように選択された官能基を含む、工程と、
前記官能基を前記ウェブ材料と結合させて、前記スタンピング表面上のパターン要素の配置に従った、前記官能基化材料の自己組織化単分子層(SAM)を前記ウェブ材料の主表面上に形成するのに十分なプリント時間、前記スタンプの前記スタンピング表面を、前記ウェブ材料の前記主表面と接触させる工程と、
前記スタンプの前記スタンピング表面を再インク付けローラーと少なくとも周期的に接触させる工程であって、前記再インク付けローラーが、前記インク組成物で含浸されたインク付け表面を含む、工程と、を含む、方法。
[項目17]
前記スタンピング表面を、前記ウェブ材料の前記主表面から除去する工程を更に含む、項目16に記載の方法。
[項目18]
前記スタンプが、基部表面と、前記基部表面から離れるように延びるパターン要素の配置と、を含み、前記パターン要素が、約5マイクロメートル未満の横方向寸法と、前記基部表面に関連した高さと、を有するスタンピング表面を含み、前記パターン要素の前記横方向寸法に対する前記パターン要素の高さのアスペクト比が少なくとも1.5である、項目16に記載の方法。
[項目19]
前記ウェブ材料が、少なくとも約10フィート/分(約3.0メートル/分)の速度で移動する、項目16に記載の方法。
[項目20]
前記スタンピング表面が、約1マイクロメートル〜約5マイクロメートルの横方向寸法を有するパターン要素を含む、項目16に記載の方法。
[項目21]
前記パターン要素が台形の断面形状を有する、項目16に記載の方法。
[項目22]
前記プリント時間が約10秒未満である、項目16に記載の方法。
[項目23]
前記ウェブ材料の表面上の前記SAMの厚さが、約50Å未満である、項目16に記載の方法。
[項目24]
前記スタンピング表面がポリ(ジメチルシロキサン)を含む、項目16に記載の方法。
[項目25]
前記官能基化分子が有機硫黄化合物である、項目16に記載の方法。
[項目26]
前記有機硫黄化合物が、アルキルチオール類及びアリールチオール類の少なくとも1つから選択される、項目25に記載の方法。
[項目27]
前記ウェブ材料の前記主表面が金属である、項目16に記載の方法。
[項目28]
前記金属が銀である、項目27に記載の方法。
[項目29]
前記パターン要素が、前記スタンプの前記基部表面上に規則的かつ連続的なアレイを形成する、項目16に記載の方法。
[項目30]
前記スタンピング表面が、実質的に平坦であり、かつ溝により分離されたパターン要素の規則的アレイを含み、前記パターン要素が、台形の断面形状を有する、項目16に記載の方法。
[項目31]
前記ウェブ材料が、第1の支持体と第2の支持体との間で張力がかけられ、前記第1の支持体と前記第2の支持体との間の前記ウェブ材料内の張力が、少なくとも10ポンド/リニアインチ(1.8N/mm)である、項目16に記載の方法。
[項目32]
前記ウェブ材料の前記表面が、SAMを有さない範囲を含み、前記方法が、前記SAMを有さない範囲をエッチングする工程を更に含む、項目17に記載の方法。
[項目33]
前記スタンプがプリントローラー上に装着される、項目16に記載の方法。
[項目34]
前記プリントローラーと前記スタンプとの間にフォーム材料の層を更に含む、項目33に記載の方法。
Claims (6)
- 支持体から解放される、移動する材料ウェブと、
ローラー上に装着されたスタンプであって、前記スタンプが、基部表面と、台形の断面形状を有し、かつ前記基部表面から上方に延びるパターン要素の連続した規則的アレイと、を含み、前記パターン要素がそれぞれ、実質的に平面状のスタンピング表面を含む、スタンプと、
前記パターン要素の前記スタンピング表面に少なくとも周期的に接触するインク付け表面を含むインク付けローラーであって、前記インク付け表面がインク組成物で含浸され、前記組成物が、前記材料ウェブの主表面に結合して、前記スタンピング表面上の前記パターン要素のアレイに従った自己組織化単分子層(SAM)を上部に形成するように選択されたチオール官能基を有する有機硫黄化合物を含有する、インク付けローラーと、を含む、システム。 - 前記スタンプ上の前記パターン要素が、約0.25マイクロメートル〜約5マイクロメートルの幅を有する実質的に平面状のスタンピング表面と、前記基部表面に関連した高さと、を含み、前記パターン要素の前記幅に対する前記パターン要素の高さのアスペクト比が約1.5〜約5.0である、請求項1に記載のシステム。
- 前記スタンプが空気支持スリーブ上に装着される、請求項1に記載のシステム。
- ローラーから解放される、移動する材料ウェブと、
プリントローラーに取り付けられたエラストマースタンプであって、前記スタンプが、基部表面と、台形の断面形状を有し、かつ前記基部表面から上方に延びるパターン要素の連続した規則的アレイと、を含み、前記パターン要素がそれぞれ、実質的に平面状のスタンピング表面を含む、エラストマースタンプと、
有機硫黄化合物及び有機溶媒を含有するインク組成物を前記スタンピング表面にインク付けするための装置であって、前記インク付けのための装置が、前記インク組成物で含浸されたインク付け表面を有する再インク付けローラーを含み、前記インク付け表面が、前記スタンプの前記スタンピング表面に少なくとも周期的に接触する、装置と、を含む、システム。 - ウェブ材料を支持体から解放する工程と、
官能基化分子を含有するインク組成物で含浸されたエラストマースタンプを提供する工程であって、前記スタンプが、基部表面と、台形の断面形状を有し、かつ前記基部表面から上方に延びるパターン要素の連続した規則的アレイと、を含み、前記パターン要素がそれぞれ、実質的に平面状のスタンピング表面を含み、さらに、前記官能基化分子が、前記ウェブ材料に結合するように選択された官能基を含む、工程と、
前記官能基を前記ウェブ材料と結合させるのに十分なプリント時間、前記スタンプのスタンピング表面を、前記ウェブ材料の主表面と接触させ、前記スタンピング表面上のパターン要素の配置に従った、前記官能基化分子の自己組織化単分子層(SAM)を前記ウェブ材料の前記主表面上に形成する、工程と、
前記スタンプの前記スタンピング表面を再インク付けローラーと少なくとも周期的に接触させる工程であって、前記再インク付けローラーが、前記インク組成物で含浸されたインク付け表面を含む、工程と、を含む、方法。 - 前記スタンプが、基部表面と、前記基部表面から離れるように延びるパターン要素の配置と、を含み、前記パターン要素が、約5マイクロメートル未満の幅を有するスタンピング表面と、前記基部表面に関連した高さと、を含み、前記パターン要素の前記幅に対する前記パターン要素の高さのアスペクト比が少なくとも1.5である、請求項5に記載の方法。
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