在玻璃和塑料基底上的彩色纳米平版印刷术

摘要

一种用于在玻璃或塑料基底上产生平行线或交叉型图案线的彩色纳米平版印刷图案的方法，所述方法包括的步骤为：在用耐久记号墨涂墨的玻璃或塑料表面上压从压缩光盘获得的聚碳酸酯或铝模一次或多次，以制造平行彩色线的或交叉型图案线的平版印刷图案。另外，本发明提供一种用于在具有干墨的玻璃或塑料基底上产生平行线或交叉型图案线的彩色纳米平版印刷图案的方法，所述方法包括的步骤为：将所述具有干墨的玻璃或塑料基底保存在一包括乙醇或甲苯的室中约10秒，随后将聚碳酸酯或铝模压到所述玻璃或塑料表面上以产生图案。

说明书

技术领域

本发明涉及一种彩色纳米平版印刷术。具体地说，本发明涉及一种简单、通用和价廉的在各种表面如高射投影仪纸(OHP)和玻璃上产生亚微米级彩色图案的方法。更具体地说，本发明涉及一种用于产生彼此之间具有亚微米级间距的彩色平行线和以预定角度和间距被定位的墨点的微阵列的方法。本发明的方法在信息存储、在流通券中存储隐藏信息、传感器、和所谓用于显示器的“电子纸”(E-paper)方面有着巨大的应用潜力。柔性塑料材料如OHP纸的使用提高了在可折叠基底中的存储设计的可能性。

背景技术

作为一种挑战，在固体表面上产生快、易、廉、高分辨率的二和三维图案结构已经导致发现了光蚀刻和多种印刷方法。在它们中重要的是软平版印刷术和微笔平版印刷术。在软平版印刷术中，利用各种基底和印刷材料，采用不同的微模技术产生多长度规和多维结构。分子自组装有助于进一步提高结构的分辩率。所有这些方法是由应用引导的，如微型反应器、传感器、微电子机械系统、微米或纳米级的电子装置。

可以参考Xia，Y Whiteside，G.M.Angew，Chem.Int.Ed.1998,37,550，其讨论了软平版印刷方法。关于微笔平版印刷术可以参考Fan，H.；Lu，Y.；Stump，A.；Reed，S.T.；Baer，T.；Schunk，R.；Perez-Luna，V.；Lopex，G.P.，Brinker，C.J.Nature 2000,405,56。然而，以上方法没有一个强调了在信息存储、传感器、用于显示器的所谓“电子纸”方面有着巨大应用的彩色图案的产生。“真实”颜色的信息存储被期望显著地缩短用于恢复信息的处理时间。另外，在柔性塑料材料上的图案印刷对于材料的应用可能提高多用性。虽然喷墨印刷已被用于获得掺杂聚合物的有机光发射装置，但还没有关于产生微米级彩色图案的报道。

利用印模的纳米平版印刷术的该方法的缺点是：它只使用了在不同基底上的材料的非彩色模印。这样，在文献中没有被称为软平版印刷术的模印这一形式的彩色纳米平版印刷术。该方法的根本缺点是：在该方法中没有存储彩色信息(图像)的范围。因而，存储和恢复彩色信息或者是根本不可能的或者是根本不是确定的。确实，需要产生彩色纳米平版印刷术的新方法，其将应用于存储彩色信息、传感器、催化剂等。另外，没有在塑料基底上的具有纳米分辩率的模印的例子。作为一种以由塑料基底制成的电子材料的形式存储信息的方法，这是重要的。有必要使彩色纳米平版印刷图案在塑料基底或玻璃上。

发明内容

本发明的主要目的是提供在玻璃和塑料基底上的彩色纳米平版印刷术，其消除了以上详述的缺点。

本发明首次提出了利用软平版印刷术的原理的用于彩色纳米平版印刷术的方法。作为本方法的证明，本发明人已使用了各种颜色的耐久记号笔墨作为“墨”和可购得的压缩光盘元件作为模子(印模)以存储信息。

附图说明

在附图中，

图1所示为表示在可购得的压缩光盘上的螺旋轨道和在两条线之间的间隔的图。

图2(A)所示为聚碳酸酯光盘的光学显微照片。

图2(B)所示为在本发明中用作模子的压缩光盘的铝箔的光学显微照片。

图3所示为表示用于在塑料基底或玻璃上产生亚微级彩色图案的方法的示意图。

图4(A-C)所示为利用不同的耐久彩色记号颜料采用聚碳酸酯或铝箔作模子在玻璃或OHP上获得的平行图案的光学显微照片。

图4(D)所示为通过垂直于初始的印记压模子产生的交叉图案的光学显微照片。

图5所示为通过将墨保存在乙醇室中使墨湿而产生的图案的光学显微照片。

具体实施方式

因此，本发明提供一种用于在玻璃或塑料基底上产生平行线或交叉型图案线的彩色纳米平版印刷图案的方法，所述方法包括的步骤为：在预先涂墨的玻璃或塑料表面上压从压缩光盘获得的聚碳酸酯或铝模一次或多次，以产生平行彩色线的或交叉型图案线的平版印刷图案。

更具体地说，本发明提供一种用于在玻璃或塑料基底上产生平行线或交叉型图案线的彩色纳米平版印刷图案的方法，所述方法由以下步骤组成：

(a)使用耐久记号墨给玻璃或塑料基底涂墨；

(b)通过将该基底保存在空气中约30到90秒，让墨半干；

(c)在半干的涂墨的玻璃或塑料基底上压从压缩光盘获得的聚碳酸酯或铝模一次或多次，和

(d)干燥该玻璃或塑料基底。

在本发明的一个实施例中，以预定角度压聚碳酸酯或铝模，从而在玻璃或塑料基底上产生交叉型图案线。

在本发明的另一实施例中，使用耐久记号墨给基底涂墨。

在本发明的另一实施例中，在已涂墨表面已在空气中干燥约1分钟后，在该涂墨表面上压聚碳酸酯或铝模。

在本发明的另一实施例中，在已涂墨表面上手动或者利用压力机压聚碳酸酯或铝模。

在本发明的再一实施例中，在该涂墨表面上压聚碳酸酯或铝模至少5秒，以施加平行线或交叉型图案线的图案。

在本发明的再一实施例中，塑料基底是高射投影仪(OHP)片。

本发明提出一种简单、通用和价廉的在各种表面上产生亚微米级彩色图案的方法。各种颜色的耐久记号笔被用于在高射投影仪(OHP)纸上写。所用模是在普通压缩光盘(CD)中的聚碳酸酯盘片或铝箔线条图案。在OHP笔的帮助下，在OHP纸上做线记号，然后在约一分钟后将模子放在记号上，在墨完全干以前用手指压。本发明人用各种颜色的记号笔来产生各种颜色的图案。同样的工序被用于在玻璃载片上产生图案。

压缩光盘通常由聚碳酸酯塑料制成，约1.2mm厚。图案以单一螺旋轨道的形式被钻在聚碳酸酯盘片上。这带来了在聚碳酸酯盘片上的显微坑。一薄的、产生反射的铝层被溅镀到盘片上覆盖了坑。然后，一薄的丙烯酸层被喷涂到铝上以保护它。在聚碳酸酯盘片上的螺旋轨道中的每条线的通常的宽度和深度分别是0.8和0.5μm，这样两条线之间的间隔是约6μm(图1)。因为通常的CD的直径比两条线之间的间隔大得多，在光学显微镜下这些线看起来平行，具有几乎无穷的曲率半径。在聚碳酸酯膜上的铝涂层也具有在光学显微镜下看起来是平行线的结构图案。聚碳酸酯盘片和铝箔是分开的，并且独立地用作用于产生二维图案的模子。为了实验，本发明人已使用了部分铝箔和聚碳酸酯盘片印刷图案。图2所示为在CD中的聚碳酸酯盘片和铝箔的显微照片图案。从显微照片清楚看到，即使在CD被拆开后，原始线保持完整，因而可以用作模子。在此注意，通常在市场上可以得到两种CD。第一种是永久性CD，具有如图1所示图案。而第二种是可记录CD，不包括坑但具有如图2所示的连续线。本发明人在本发明的示例中使用了可记录CD。然而，本领域的普通技术人员也可以使用具有如图1所示图案的预先记录的CD来在塑料或玻璃基底上产生图案。

图3所示为在各种表面上压印图案的本方法的示意图。图4(A-C)所示为用蓝、绿、和红色耐久记号笔在OHP纸或玻璃表面上画的普通线以及从模压印图案以后它们各自的光学显微照片。在显微照片中颜色是压印的真实颜色。从图中清楚看到，在将盘片压到墨上时可以得到明显的亚微米级的平行线。当使用铝箔作为模子时，可以采用类似的工序。利用聚碳酸酯盘片还可以产生交叉图案。在每一情况下，首先，用记号笔在玻璃载片上画一单一线。然后，将聚碳酸酯模压到线上以制作象前面一样的平行微线。接着，将模以一不同于第一位置的角度放置在线上，再压。结果是产生了墨点的微阵列，该微阵列以由模的位置的相对角度决定的角度被定位。如图4(D)所示，阵列是通过使模子相对于开始的压印垂直定位产生的。

本发明人还成功地在已干了的涂墨表面上产生图案。通过将表面保持在乙醇室中使墨湿而达到了相同的效果。将具有一夜干了的墨记(如线)保存在乙醇或甲苯室中约10秒。乙醇室由带盖的大杯制成，包括5ml乙醇，在使用前2小时浸泡普通的过滤纸。在约10秒后，基底从乙醇或甲苯室中移出，再将聚碳酸酯或铝模压到已涂墨表面上产生纳米平版印刷图案。将表面干燥后得到彩色纳米平版印刷图像。图5所示为通过上述工序得到的光学显微照片。

利用具有高分辨率的线和图案的模子可以增加形成图案的线的分辨率。