TWI412459B - The method of forming a roller for embossing - Google Patents

Description

壓印用之滾輪的形成方法

本發明提出一種壓印用之滾輪的形成方法，特別是一種微奈米壓印之滾輪的形成方法。

壓印技術係由奈米壓印演進至微奈米壓印，近年來已陸續開發出不同的製程。舉例來說，光阻塗佈壓板壓印，係將平板母模上的結構壓印至基板的光阻上，再以紫外光照射固化。但此種壓印方法可形成的產品，形成耗時，且尺寸會受限於母模大小，因此無法快速且連續生產。

此外，在第二個例子中，如滾輪壓印係將結構形成於滾輪上或是以微結構薄金屬板包覆或者以灌模方式形成，再將結構轉移至基板上。

而滾輪微壓印兼具製程快速、大量連續生產的優點，重要性與日俱增，其中，滾輪形成是關鍵技術。大部分形成微結構滾輪需要高檔昂貴的設備，且製程繁瑣。然而，一般以薄金屬板包覆形成的滾輪，因薄金屬的附著不易緊密；因此，在滾壓時，常有模具位移、翹曲等問題。灌模方式形成的軟性滾輪，進行壓印時則會有強度不足與不耐高溫等問題。

此外，因滾輪微壓印需進行陽極氧化處理，而因陽極氧化處理係針對鋁或鋁基材料之處理，且在陽極氧化處理時，可在鋁表面生成微米或奈米孔洞；但因陽極氧化處理時需要有一均勻電場，因此滾筒或是曲面之成品不易形成微米或奈米孔洞於表面上。

故而，為了能有更好更有效率的微奈米壓印技術，需要研發新式之微奈米壓印，藉以提高效率且降低製造時間與製造成本。

本發明提供一種形成壓印用之滾輪方法，利用陽極氧化鋁的方式形成，可產生緊密附著的滾輪模具。

再者，本發明提供一種形成微奈米壓印用之滾輪方法，產生表面具有微米或次微米結構之鋁製滾輪，解決灌模方式所產生的軟性滾輪表面結構之容易脫落問題。

根據前述，一種微奈米壓印用之滾輪的形成方法，一鋁製滾輪具有一圓柱體表面，塗佈一光阻層於該圓柱體表面並進行一圖案移轉處理於該光阻層上；移除部份的該圖案移轉處理後的光阻層以形成具有一圖案的光阻層與該圓柱體表面上；及進行一陽極氧化鋁處理於具有該圖案的光阻層之該鋁製滾輪上。上述步驟重複進行可得到微奈米孔徑結構的滾輪。

故而，關於本發明之優點與精神可以藉由以下發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

第1A圖、第1B圖、第1C圖以及第1D圖為根據本發明實施例之滾輪截面示意圖，詳細說明如下列。

如第1A圖，提供一導電滾輪10，其幾何形狀為一圓柱體，故截面為一圓形，圓柱體本身為一實心圓柱體或中空圓柱體；且以鋁或鋁合金，電鍍鋁材，具導電性能之材質，或其他合金形成於導電滾輪10表面上。本實施例中以鋁製導電滾輪10說明，但本發明不限於此。其次，為後續形成較佳的結構，導電滾輪10的表面進行一拋光處理以使表面平整。

參照第1B圖所示，於導電滾輪10的表面形成一光阻層12。於一實施例中，光阻層12以塗佈的方式形成一感光阻劑於導電滾輪10的圓柱表面，例如以浸潤式塗佈、靜電塗佈、刮刀塗佈、T型押出塗佈等方式以進行塗佈感光阻劑。

參照第1C圖所示，於圓柱表面具光阻層12的導電滾輪10鄰近處設置一紫外光源14，在紫外光源14與導電滾輪10之間設置一光罩16。於本實施例中，光罩16的幾何形狀為一矩形，其上具有一矩陣圖案；在紫外光源14通過光罩16後，可照射於導電滾輪10的光阻層12，對光阻層12曝光，藉以將光罩16上的矩陣圖案移轉至光阻層12上。曝光時，導電滾輪10以固定的轉速沿圓柱體的軸心旋轉以達到曝光均勻的效果，然本發明並不限於此，在若干需要中，亦可是紫外光源14與光罩16以定速繞著導電滾輪10的圓柱體表面旋轉。

之後，如第1D圖所示，經過圖案移轉的光阻層12經過適當的方式，例如蝕刻處理，移除部份的光阻層12，形成具有圖案的光阻層12於導電滾輪10上。

參照第2圖，將具有圖案光阻層12的導電滾輪10放置於反應設備20中，以對具有圖案光阻層12的導電滾輪10進行陽極氧化處理。於實施例中，係進行陽極氧化處理，將導電滾輪10設置於電源供應器22的陽極，陰極則為一石墨電極24，反應設備20可利用一加熱控制器26加熱，以達到加速與對流的效果；其次，於反應過程中，導電滾輪10與石墨電極24保持一定的距離，導電滾輪10保持等速自旋運動(即以固定的轉速沿圓柱體的軸心旋轉)，石墨電極24則相對於導電滾輪10進行等速的線性上下運動。如第3圖所示，於電解過程中，受圖案光阻層12保護的位置不會受到電解液的化學反應而形成微奈米孔徑結構30。

要說明的是，為了達到更均勻的結構，可重複第1B圖、第1C圖、第1D圖、第2圖與第3圖的形成步驟，以得到更均勻的微奈米孔徑結構。

之後，如第4圖所示，移除導電滾輪10上的圖案光阻層12，即得到本發明所需壓印用的滾輪設定區域。之後，再進行陽極氧化處理，可於所移除光阻層12之局部圖案區域中，形成局部區域之微米或奈米孔洞。再將光阻層12移除，進行第二次光阻層12之塗佈、顯影、與局部移除。進而在於未形成微米或奈米孔洞之區域，形成微米或奈米孔洞。且可依設計，將微米或奈米孔洞形成於滾輪32表面上之設計區域間，並可經由多次的重覆步驟，達到微米或奈米孔洞完全覆蓋於滾輪表面上。

本發明使用一種將滾輪表面上所限制的區域，或是所定義的局部區域，裸露於陽極處理槽中，並針對所限制的區域，或是所定義的局部區域進行陽極處理，進而形成微米或是奈米孔洞於滾輪表面上。且因不易控制電場，故而可使用局部畫分的方式，分別將局部所形成的微米或奈米孔洞結構進行拼合，可達到所需之定義區域或是全面覆蓋區域於滾輪表面上。

根據上述，由於使用陽極氧化進行鋁處理，故本發明之壓印滾輪的形成不需昂貴的設備與耗時的處理，且可使用圓柱體的表面，形成大面積的微奈米孔徑結構，克服傳統薄金屬包覆所產生的附著不緊密問題，克服傳統灌模軟模使用上的缺點。而將滾輪應用於光學元件的形成上，可運用進行滾輪對滾輪(roll-to-roll)的生產方式，於可撓性基板，例如PET、PC或感光阻劑上進行快速且連續的轉印結構生產。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

10．．．導電滾輪

12．．．光阻層

14．．．紫外光源

16．．．光罩

20．．．反應設備

22．．．電源供應器

24．．．石墨電極

26．．．加熱控制器

30．．．微奈米孔徑結構

32．．．滾輪

第1A圖為根據本發明之一實施例之滾輪截面示意圖。

第1B圖為根據本發明之一實施例之具有光阻層之滾輪截面示意圖。

第1C圖為根據本發明之一實施例之具有光阻層之滾輪、光罩與紫外光源設置之截面示意圖。

第1D圖為根據本發明之一實施例之具有圖案光阻層之滾輪截面示意圖。

第2圖為根據本發明之一實施例之對具有圖案光阻層之滾輪進行陽極氧化鋁處理示意圖。

第3圖為根據本發明之一實施例之進行完陽極氧化鋁處理之滾輪側面示意圖。

第4圖為根據本發明之一實施例之移除圖案光阻層之滾輪側面示意圖。

10．．．導電滾輪

12．．．光阻層

14．．．紫外光源

16．．．光罩

20．．．反應設備

22．．．電源供應器

24．．．石墨電極

26．．．加熱控制器

Claims (3)

1. 一種微奈米壓印用之滾輪的形成方法，至少包含：提供一導電滾輪，該導電滾輪具有一圓柱體表面；塗佈一光阻層於該圓柱體表面；對該光阻層進行一曝光以移轉一圖案，其中該導電滾輪以一固定轉速沿該圓柱體的一軸心旋轉；進行一蝕刻處理以移除部份的該光阻層以形成具有該圖案的該光阻層於該導電滾輪上；以及對具有該圖案之該光阻層進行一陽極氧化處理，其中於進行該陽極氧化處理步驟中，該導電滾輪設置於一電源供應器的一陽極，一石墨電極為一陰極，其中該導電滾輪與該石墨電極保持一距離，該導電滾輪保持一等速自旋運動，該石墨電極相對於該導電滾輪進行一等速線性上下運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該導電滾輪之材質係由鋁、鋁合金，電鍍鋁材，具導電性能之材質，以及合金所選出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該塗佈該光阻層於該圓柱體表面之步驟，係由浸潤式塗佈、靜電塗佈、刮刀塗佈、以及T型押出塗佈所選出。