微杯及其转印制备方法和应用与流程

本发明涉及微封装技术领域，尤其是涉及一种微杯及其转印制备方法和应用。

背景技术：

在目前的电子纸领域、柔性液晶显示领域以及一些生物相关领域，微杯作为封装载体都起着相当重要的作用。微杯具备微封装、透明、柔性可挠曲以及厚度均匀等优点。在电子纸领域，微杯封装比微胶囊封装更加稳定，对外界环境不那么敏感，耐磨性好。传统的微杯制作方法有热压印法、紫外压印法以及掩膜光刻法等。其中，热压印法会在微杯底留残留压印材料；紫外压印法需要制备精细模具，工序复杂，成本高；掩膜光刻法成本非常高。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种不会有压印材料残留、制作工序简单且成本较低的微杯及其转印制备方法和应用。

一种微杯的转印制备方法，包括如下步骤：

提供或制作衬底，在所述衬底的一侧表面形成皲裂纹路层；

将所述衬底的具有所述皲裂纹路层的表面与待制作微杯的、未固化的微杯材料层接触，对所述微杯材料层的表面进行转印，使所述微杯材料层渗入至所述皲裂纹路层的裂隙中；

固化转印后的微杯材料层，去除所述衬底，得到所述微杯。

在其中一个实施例中，所述皲裂纹路层是形成在所述衬底上的薄膜层，或者所述皲裂纹路层是所述衬底的固有表层。

在其中一个实施例中，在所述衬底上制备所述皲裂纹路层的方法选自沉积、涂布、表面反应、蒸镀及液体固化中的一种或多种；

相应地，所述皲裂纹路层上裂隙的形成方法选自烘干、风干、等离子处理、胶体聚合、沉积、表面收缩、表面膨胀以及改变材料表面应力的方式中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述皲裂纹路层上的裂隙形成随机纹路、规整纹路或随机纹路与规整纹路相结合的纹路，其中，规整纹路为单向规整纹路或多向规整纹路。

在其中一个实施例中，所述衬底的表面各向异性或各向同性。

在其中一个实施例中，所述衬底的材料选自无机材料和有机材料中的一种或多种；和/或

所述皲裂纹路层的材料选自无机材料和有机材料中的一种或多种；和/或

所述微杯材料层的材料选自无机材料和有机材料中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述微杯材料层的固化方式选自光固化、热固化、催化剂固化以及化学反应固化中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述转印的方式为一次转印或多次转印。

一种微杯，采用上述任一实施例所述的微杯的转印制备方法制备而成。

上述微杯可以应用在制备电子纸、柔性液晶显示器或生物微封装材料中。

本发明提供了一种通过转印的方式制作微杯的方法，具体是在衬底的一侧表面形成具有裂隙的皲裂纹路层，将该皲裂纹路层的表面与待形成微杯的、未固化的微杯材料层接触，例如可以直接在该皲裂纹路层的表面形成微杯材料层，也可以将衬底的皲裂纹路层的一面置于已形成的微杯材料层的表面，这样就可以使微杯材料层渗入至皲裂纹路层的裂隙中，从而将皲裂纹路层上的皲裂纹路转印至微杯材料层上，固化微杯材料层去除衬底后，即可形成所需的微杯。该制备方法简单易行，直接采用转印的方式，较之传统的光刻或压印等方式，无需制作复杂精细的压印模具，可以显著降低成本，并且可以避免压印材料残留，保证产品的质量。

通过控制裂隙的形成条件，可以形成随机或规整的皲裂纹路，并且可以进一步通过条件控制，控制形成的裂隙的尺寸和具体形貌，这样最终可以将所需的图案转印至微杯材料层上，以得到所需尺寸或形貌的微杯来满足相应的微封装需求。

附图说明

图1为实施例1的随机的皲裂纹路图；

图2为实施例2的规整的皲裂纹路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供了一种微杯的转印制备方法，其包括如下步骤：

步骤一：提供或制作衬底，在衬底的一侧表面形成皲裂纹路层；

步骤二：将衬底的具有皲裂纹路层的表面与待制作微杯的、未固化的微杯材料层接触，对微杯材料层的表面进行转印，使微杯材料层渗入至皲裂纹路层的裂隙中；

步骤三：固化转印后的微杯材料层，去除衬底，得到微杯。

本文所述的转印是通过将微杯材料层的表面渗入至皲裂纹路层的裂隙中，以在微杯材料层的表面形成与皲裂纹路层上裂隙相适配的凸起图案，不同于传统的压印或者将其他材料层上的凸起图案整体转移至目标层上的制作方式。

衬底的表面各向异性或各向同性。衬底可以是无机材料衬底，如硅衬底，也可以是有机材料衬底，如pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜衬底、pdms(聚二甲基硅氧烷)薄膜衬底等，还可以是无机材料与有机材料的混合衬底。皲裂纹路层的材料也可以选自无机材料和有机材料中的一种或多种。微杯材料层的材料也可以选自无机材料和有机材料中的一种或多种。

皲裂纹路层可以是形成在衬底上的薄膜层，也可以是衬底的固有表层，也即将衬底的表层进行皲裂化。在衬底上额外加设薄膜层，并将该薄膜层皲裂化形成皲裂纹路层，形成的裂隙整体贯穿整个薄膜层延伸至衬底的表面，这样各处裂隙的深度一致性高，最终得到的微杯杯体深度等尺寸也比较均匀；而直接对衬底的表层进行皲裂化制作皲裂纹路层，制作工序简单，可以降低成本。

衬底和皲裂纹路层的厚度不限，裂隙的深度和宽度也不限，可以根据需要具体设计。

在一个具体示例中，在衬底上制备皲裂纹路层的方法可选自沉积、涂布、表面反应、蒸镀及液体固化中的一种或多种，即可以是上述方法中的一种，也可以是多种方式的组合。相应地，皲裂纹路层上的裂隙的形成方法选自烘干(包括接触式的加热或非接触式的烘烤等方式)、风干、等离子处理、胶体聚合、沉积、表面收缩、表面膨胀以及改变材料表面应力的方式中的一种或多种。通过改变材料表面应力的方式致使材料产生裂纹的具体方式可以选自电激发、光照、热膨胀及机械拉伸中的一种或多种。

皲裂纹路层上的裂隙形成机纹路、规整纹路或随机纹路与规整纹路相结合的纹路。其中，规整纹路为单向规整纹路或多向规整纹路。

在一个具体示例中，微杯材料层的固化方式可以选自光固化、热固化、催化剂固化以及化学反应固化中的一种或多种。

在转印时，可以通过一次转印将所需的图案转印至微杯材料层的表面，也可以通过二次、三次等多次转印的方式将图案转印至微杯材料层的表面。

采用上述方法制备的微杯可以应用在制备电子纸、柔性液晶显示器或生物微封装材料中。

通过转印的方式制作微杯，简单易行，较之传统的光刻或压印等方式，无需制作复杂精细的压印模具，可以显著降低成本，并且可以避免压印材料残留，保证产品的质量。通过控制皲裂纹路的形成条件，可以形成随机或规整的皲裂纹路，并且可以进一步通过条件控制，控制形成的裂隙的尺寸和具体形貌，这样最终可以将所需的图案转印至微杯材料层上，以得到所需尺寸或形貌的微杯来满足相应的微封装需求。

以下为具体实施例部分。

实施例1

实施例1提供了一种表面随机裂纹的制备方法，具体方式为胶体的风干聚合。其中，使用的主要的材料为二氧化钛p25(平均粒径为25纳米)白色粉末、乙醇(浓度2mol/l)、乙酸乙酯以及pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜。具体制备步骤为：

1.用乙醇与去离子水清洗pet薄膜各20分钟，吹干；

2.将二氧化钛p25粉末超声分散在在2mol/l的乙醇中，并添加适量乙酸乙酯调节二氧化钛p25粒子的分散度；

3.将得到的二氧化钛p25胶体以30ml/cm²的容量滴于pet表面，旋涂均匀；

4.将得到的pet二氧化钛p25放置于40℃的真空干燥箱中，干燥数分钟，直至衬底上会自发形成裂纹。

如图1所示，可获得随机条纹。

实施例2

实施例2提供了一种表面均匀裂纹的制备方法，具体方式为利用机械外力作用于点阵排布的轻脆薄膜。其中，所选衬底为pdms(聚二甲基硅氧烷)。具体制备过程如下：

1.在母膜上涂布pdms，固化后揭下，在其表面引入深0.5μm、直径1.5μm、距离10μm的规则凹槽点阵；

2.将得到的pdms薄膜放置于等离子表面处理机中，抽真空至20pa，往腔体内缓慢通入氧气至腔体压强40pa，调整功率100％，打开等离子表面处理机，处理30min，在pdms薄膜表面形成一层50nm-300nm厚的pdms轻脆层；

3.往pdms两侧施加均匀应力至pdms薄膜产生轻微形变，退火处理，将得到的pdms在显微镜下观测。

如图2所示，可得到规整条纹。

实施例3

实施例3提供了一种利用沉积法制备随机表面裂纹的方法，其具体操作方式如下：

1.取一片硅片，用去离子水清洗20min共三次，然后在酒精中超声清洗20min共三次，用氮气吹干，用氧等离子清洗机清洗2min；

2.将硅片置于化学气相沉积腔体内，抽真空；

3.通入n2，保持气体流量100sccm(1sccm＝1ml/min)，调整温度750℃，保持温度60min，在硅片表面沉积一层600nm厚的si3n4，自然降温；

4.将得到si片进行退火处理，在显微镜下观测表面条纹为随机状。

实施例4

实施例4提供了一种随机尺寸的微杯制程方法。具体方案如下：

1.取76％的芳香酸甲基丙烯酸甲酯、3％乙氧基丙酸乙酯、10％的1-6-己二醇二丙烯酸酯、6％甲基丙烯酸-β-羟乙酯、3％的高分子流平剂836与2％的光引发剂4265均匀混合，并将得到的混合胶状体均匀涂布清洁的培养皿中，厚度约1mm；

2.将实施例1中得到的具有二氧化钛皲裂纹路层的pet衬底小心贴附在混合胶状体表面，以100％功率放置于紫外固化箱中曝光30min后取出；

3.取下pet衬底，将得到的微杯在去离子水中超声清洗15min，去除二氧化钛p25粉末。

将得到的微杯放在显微镜下观测，得到的微杯保留了皲裂条纹的随机尺寸，大小不一，形状各异，且由于裂纹由外加至衬底表面的薄膜产生，裂纹延伸至衬底表面，保持了较均匀的厚度，因而微杯也保持了相对统一杯体的深度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。