一種基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其主要工藝流程包括：選取基片，制作雙層膠膜，紫外納米壓印獲得光柵結(jié)構(gòu)圖形，利用等離子刻蝕去除底膠，再在膠圖形上鍍膜，最后去膠，獲得設(shè)計光柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點是利用雙層膠納米壓印技術(shù)結(jié)合剝離工藝，可快速獲得金屬或其它材料的光柵結(jié)構(gòu)，該光柵結(jié)構(gòu)具有不同周期和線寬的特點，圖形傳遞利用剝離工藝，無需刻蝕金屬或其它材料，避免了刻蝕工藝導致的圖形保真度不好。
【專利說明】一種基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于雙層膠納米壓印加工方法制作光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜。
【背景技術(shù)】
[0002]RGB三色濾光片因其色彩飽和度高、亮度大等優(yōu)點常用于OLED全彩色顯示，RGB像素獨立發(fā)光法是將紅(R)綠(G)藍(B)三色發(fā)光材料制作在同一基底上，三色染料獨立發(fā)光，呈現(xiàn)豐富飽和的色彩。該方法制作工藝復雜、能耗大，且RGB三色濾光片隨著時間推移而褪色老化，導致圖形對比變差。
[0003]因周期性的光柵結(jié)構(gòu)具有濾波作用，利用不同周期、線寬、深度的光柵來代替RGB三色染料發(fā)光可以克服褪色老化的問題。光柵結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)加工方法是干涉光刻，該方法具有長焦深、高效率、大面積等優(yōu)勢，但是在同一塊基底上同時加工不同周期和線寬的光柵結(jié)構(gòu)存在困難。為解決此類光柵結(jié)構(gòu)的制作，考慮紫外固化納米壓印技術(shù)。納米壓印技術(shù)是由Stephen Y.Chou教授提出的，國際半導體工業(yè)協(xié)會已將其列為下一代光刻技術(shù)。它是一種簡單的復制方法，首先需要壓印膠填充滿壓印模板，待壓印膠紫外固化之后，需要將壓印膠與模板脫模，即可獲得壓印膠圖形結(jié)構(gòu)，壓印模板可重復使用。納米壓印技術(shù)具有工藝簡單、快速、成本低、可重復性高、可批量生產(chǎn)的優(yōu)點，也存在一些缺陷，如壓印膠圖形不耐刻蝕，圖形傳遞較難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜制作難的問題，提供一種基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，利用兩層膠膜壓印技術(shù)結(jié)合剝離工藝實現(xiàn)一次性實現(xiàn)不同周期、線寬的光柵結(jié)構(gòu)圖形的制作，不僅可以解決干涉光刻加工此類光柵結(jié)構(gòu)的難題，還可以避免壓印圖形傳遞復雜困難的缺點，快速實現(xiàn)不同周期和線寬的光柵結(jié)構(gòu)圖形制作，無需圖形刻蝕傳遞。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0006]步驟I，選取基片，對基片表面進行清洗并烘干；
[0007]步驟2，在基片上制備雙層膠膜，所述雙層膠膜是由底層正性光刻膠和頂層納米壓印膠組成，正性光刻膠為薄膠，涂覆厚度為濾光膜光柵深度的2?3倍；納米壓印膠為紫外固化膠，涂覆厚度為45nm?105nm ；
[0008]步驟3，將雙層膠膜基片置于納米壓印設(shè)備里，利用壓印模板壓印，并進行紫外固化，最后脫模，獲得壓印圖形；所述壓印模板的設(shè)計是根據(jù)紅、綠、藍三色濾光膜的結(jié)構(gòu)特點進行的，壓印模板設(shè)計的特點有兩點:其一，模板的光柵結(jié)構(gòu)與三色濾光膜光柵結(jié)構(gòu)的周期和深度相同，線寬互補，即壓印模板結(jié)構(gòu)是三色濾光膜光柵結(jié)構(gòu)的負模板。例如，紅光光柵周期為420?450nm，線寬為315?338nm，則相對應(yīng)的模板光柵結(jié)構(gòu)周期為420?450nm，線寬為82?135nm ;綠光光柵周期為340?360nm，則相對應(yīng)的模板光柵結(jié)構(gòu)周期為340?360nm,線寬為70?105nm ;藍光光柵周期為260?280nm，則相對應(yīng)的模板光柵結(jié)構(gòu)周期為260?280nm，線寬為50?85nm。其二，利用模板通過一次壓印即可獲得設(shè)計所需濾光膜的圖形，該圖形是由三色光柵子單元組成，各子單元由不同周期和線寬的光柵組成。
[0009]步驟4,利用等離子刻蝕去除底膠,底膠包括壓印后留下的厚度為5?IOnm的壓印膠和步驟2涂覆的正性光刻膠；
[0010]步驟5，在上述步驟4完成的基片上鍍膜層材料，所述膜層材料的厚度為40?IOOnm ；
[0011]步驟6，利用剝離工藝去除光刻膠，獲得具有光柵結(jié)構(gòu)的濾光膜，所述剝離工藝是將上述完成的基片置于有機溶劑里浸泡，正性光刻膠溶解，壓印膠脫離基底，留下具有光柵結(jié)構(gòu)的膜層材料，該結(jié)構(gòu)是理想光柵結(jié)構(gòu)的濾光膜。
[0012]所述步驟I中的基片為光學玻璃材料。
[0013]所述步驟2中的正性光刻膠厚度為濾光膜光柵深度的2?3倍，有利于光柵結(jié)構(gòu)的金屬化和圖形反轉(zhuǎn)；壓印膠厚度需要大于光柵深度5nm，有利于保護壓印模板，光柵深度為40?IOOnm,因此壓印膠厚度為45?105nm。
[0014]所述步驟3中的壓印模板制作是:根據(jù)設(shè)計的壓印模板光柵結(jié)構(gòu)，采用電子束直寫設(shè)備將光柵結(jié)構(gòu)加工在石英基底上，獲得石英模板，最后進行石英模板的防粘處理。三種光柵結(jié)構(gòu)周期、線寬、深度的取值是以能實現(xiàn)紅、綠、藍三色濾光作用為依據(jù)而設(shè)計的。
[0015]所述步驟3中的壓印模板可以重復使用，制作多個濾光膜時，需要在步驟I和2中制備多個雙層膠膜基片，通過壓印完成圖形結(jié)構(gòu)制作后，在步驟4、5、6中均可一次性批量化完成，實現(xiàn)多個濾光膜的制作。
[0016]所述步驟5中的膜層材料包含鋁或銀或硅，膜層材料制作是采用真空蒸鍍或磁控濺射技術(shù)制作，該步驟實現(xiàn)光柵結(jié)構(gòu)的金屬化。
[0017]所述步驟6中的有機溶劑為丙酮。
[0018]所述步驟6是利用剝離技術(shù)實現(xiàn)圖形反轉(zhuǎn)，簡便快捷的獲得所需紅、綠、藍三色光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點:本發(fā)明利用兩層膠納米壓印技術(shù)，可重復、快速、一次性實現(xiàn)具有不同周期和線寬的光柵結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合剝離工藝實現(xiàn)圖形的傳遞，避免了傳統(tǒng)刻蝕工藝帶來的圖形傳遞問題。兩層膠一般由底層光刻膠和頂層壓印膠組成，光刻膠層膜厚較薄，一般為濾光膜光柵深度的2?3倍，壓印膠層膜厚根據(jù)壓印圖形深度而定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0021]圖2為步驟I中的基片示意圖；
[0022]圖3為步驟2中的雙層膠膜示意圖；
[0023]圖4為步驟3中的納米壓印操作示意圖；
[0024]圖5為步驟3中的紫外固化示意圖；
[0025]圖6為步驟3中的脫模后，基片上光柵結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖7為步驟4中的等離子刻蝕去除底膠后，基片上光柵結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為步驟5中的鍍膜示意圖；
[0028]圖9為步驟6中的剝離工藝后，獲得理想設(shè)計的不同周期和線寬的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜示意圖。
[0029]圖面說明如下:1為基片；2為雙層膠膜中的正性光刻膠膜層；3為雙層膠膜中的納米壓印膠膜層；4為壓印模板；5為膜層材料鋁或銀或硅。
【具體實施方式】
[0030]下面將參照附圖詳述本發(fā)明方法，而不是要以此對本發(fā)明進行限制。附圖中給出了示例性實施例，在不同的圖中相同的標號表示相同的部分。但以下的實施例僅限于解釋本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，而且通過以下實施例本領(lǐng)域的技術(shù)人員即可以實現(xiàn)本發(fā)明權(quán)利要求的全部內(nèi)容。
[0031]實施例1
[0032]參考圖1流程，利用本發(fā)明的制備方法，采用正性光刻膠AR3170和納米壓印膠在石英玻璃基片上加工由紅、綠、藍三色光組成的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜10片，深度均勻40nm，紅光的光柵周期420nm,線寬315nm ;綠光的光柵周期340nm,線寬255nm ;藍光的光柵周期260nm，線寬195nm ;具體包括以下步驟:
[0033](I)選擇石英玻璃作為基片:將10片厚度為0.5mm的玻璃依次用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗，每步清洗5min，用氮氣吹干，之后放置于烘箱中120°C，烘烤30min ;完成后如圖2 ；
[0034](2)雙層膠膜制備:將準備好的基片放入涂膠機里，采用旋涂的方式將正性光刻膠AR3170涂覆在玻璃基片上，旋涂的轉(zhuǎn)速為5000rpm，涂覆的厚度為lOOnm，之后將基片放置在熱板上，100°C烘烤5min，取出待其冷卻至室溫后再涂覆納米壓印膠，旋涂轉(zhuǎn)速為5500rpm，涂覆厚度為50nm，115°C烘烤2min，完成后如圖3 ；
[0035](3)圖形結(jié)構(gòu)壓印:將制備好的雙層膠膜基片放入壓印設(shè)備里，用預先加工好的壓印模板在雙層膠膜上壓印(見圖4)，使壓印膠填充壓印模板縫隙，再用波長為365nm的紫外光對壓印膠進行固化(見圖5)，最后脫模獲得壓印膠圖形結(jié)構(gòu)，見圖6 ;同一塊壓印模板上的圖形有三種周期和線寬(見圖4)，第一種是可以產(chǎn)生紅光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為420nm，線寬105nm;第二種是可以產(chǎn)生綠光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為340nm，線寬85nm;第三種是可以產(chǎn)生藍光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為260nm,線寬65nm ;深度為40nm ；
[0036](4)等離子刻蝕去除底膠:將上述壓印完成的圖形結(jié)構(gòu)10片放入反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備里，采用氧氣或六氟化硫氣體刻蝕，去除底膠，完成后如圖7 ；
[0037](5)鍍膜:利用蒸空鍍膜設(shè)備在去除底膠的10片基片上鍍鋁，厚度為40nm，完成后如圖8 ；
[0038](6)剝離:將完成鍍膜的10片基片置于丙酮溶液里超聲IOs后取出，用去離子水沖洗lmin，最后用氮氣吹干，獲得如圖9所示的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜10片，該濾光膜由紅、綠、藍三色光的光柵組成，紅光周期為420nm，線寬315nm ;綠光周期為340nm，線寬255nm ;藍光周期為260nm，線寬195nm。
[0039]實施例2[0040]參考圖1流程，利用本發(fā)明的制備方法，采用正性光刻膠AR3170和納米壓印膠在石英玻璃基片上加工由紅、綠、藍三色光組成的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜，深度均勻lOOnm，紅光的光柵周期450nm，線寬338nm ;綠光的光柵周期360nm，線寬270nm ;藍光的光柵周期280nm，線寬210nm ;具體包括以下步驟:
[0041](I)選擇石英玻璃作為基片:將厚度為1_的玻璃依次用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗，每步清洗5min，用氮氣吹干，之后放置于烘箱中120°C，烘烤30min ;完成后如圖2所示；
[0042](2)雙層膠膜制備:將準備好的基片放入涂膠機里，采用旋涂的方式將正性光刻膠AR3170涂覆在玻璃基片上，旋涂的轉(zhuǎn)速為3000rpm，涂覆的厚度為300nm，之后將基片放置在熱板上，100°C烘烤5min，取出待其冷卻至室溫后再涂覆納米壓印膠，旋涂轉(zhuǎn)速為2500rpm，涂覆厚度為105nm，115°C烘烤2min，完成后如圖3所示；
[0043](3)圖形結(jié)構(gòu)壓印:將制備好的雙層膠膜基片放入壓印設(shè)備里，用預先加工好的壓印模板在雙層膠膜上壓印(見圖4所示)，使壓印膠填充壓印模板縫隙，再用波長為365nm的紫外光對壓印膠進行固化(見圖5所示)，最后脫模獲得壓印膠圖形結(jié)構(gòu)，見圖6所示；同一塊壓印模板上的圖形有三種周期和線寬(見圖4所示)，第一種是可以產(chǎn)生紅光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為450nm，線寬112nm ;第二種是可以產(chǎn)生綠光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為360nm，線寬90nm ;第三種是可以產(chǎn)生藍光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為280nm，線寬70nm ;深度為IOOnm ；
[0044](4)等離子刻蝕去除底膠:利用反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備，采用氧氣或六氟化硫氣體刻蝕,去除底膠,完成后如圖7所示；
[0045](5)鍍膜:利用蒸空鍍膜設(shè)備在去除底膠的基片上鍍鋁，厚度為lOOnm，完成后如圖8所示；
[0046](6)剝離:將完成鍍膜的基片置于丙酮溶液里超聲IOs后取出，用去離子水沖洗lmin，最后用氮氣吹干，獲得如圖9所示的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜，該濾光膜由紅、綠、藍三色光的光柵組成，紅光周期為450nm，線寬338nm ;綠光周期為360nm，線寬270nm ;藍光周期為280nm,線寬 210nm。
[0047]實施例3
[0048]參考圖1流程，利用本發(fā)明的制備方法，采用正性光刻膠AR3170和納米壓印膠在石英玻璃基片上加工由紅、綠、藍三色光組成的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜，深度均勻60nm，紅光的光柵周期450nm，線寬338nm ;綠光的光柵周期360nm，線寬270nm ;藍光的光柵周期280nm，線寬210nm ;具體包括以下步驟:
[0049](I)選擇石英玻璃作為基片:將厚度為1_的玻璃依次用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗，每步清洗5min，用氮氣吹干，之后放置于烘箱中120°C，烘烤30min ;完成后如圖2 ；
[0050](2)雙層膠膜制備:將準備好的基片放入涂膠機里，采用旋涂的方式將正性光刻膠AR3170涂覆在玻璃基片上，旋涂的轉(zhuǎn)速為4000rpm，涂覆的厚度為180nm，之后將基片放置在熱板上，100°C烘烤5min，取出待其冷卻至室溫后再涂覆納米壓印膠，旋涂轉(zhuǎn)速為4000rpm，涂覆厚度為65nm，115°C烘烤2min，完成后如圖3 ；
[0051](3)圖形結(jié)構(gòu)壓印:將制備好的雙層膠膜基片放入壓印設(shè)備里，用預先加工好的壓印模板在雙層膠膜上壓印(見圖4所示)，使壓印膠填充壓印模板縫隙，再用波長為365nm的紫外光對壓印膠進行固化(見圖5所示)，最后脫模獲得壓印膠圖形結(jié)構(gòu)，見圖6所示；同一塊壓印模板上的圖形有三種周期和線寬(見圖4所示)，第一種是可以產(chǎn)生紅光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為430nm，線寬IOOnm ;第二種是可以產(chǎn)生綠光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為350nm，線寬90nm ;第三種是可以產(chǎn)生藍光的光柵結(jié)構(gòu)，其周期為270nm，線寬70nm ;深度為60nm ；
[0052](4)等離子刻蝕去除底膠:利用反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備，采用氧氣或六氟化硫氣體刻蝕,去除底膠,完成后如圖7所示；
[0053](5)鍍膜:利用蒸空鍍膜設(shè)備在去除底膠的基片上鍍鋁，厚度為60nm，完成后如圖8所在地示；
[0054](6)剝離:將完成鍍膜的基片置于丙酮溶液里超聲IOs后取出，用去離子水沖洗lmin，最后用氮氣吹干，獲得如圖9所示的光柵結(jié)構(gòu)濾光膜，該濾光膜由紅、綠、藍三色光的光柵組成，紅光周期為430nm，線寬330nm ;綠光周期為350nm，線寬260nm ;藍光周期為270nm,線寬 200nm。
[0055]從上述各實施例闡述了利用雙層膠納米壓印技術(shù)結(jié)合剝離工藝，在同一基片上一次性制作具有不同周期和線寬的金屬光柵結(jié)構(gòu)的具體實施過程，從加工過程可以看出本發(fā)明具有制作簡便、快速、可批量制作的優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)工藝繁瑣的加工內(nèi)容，達到了方法發(fā)明目的，在前面的發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)比較中已經(jīng)進行了說明。
[0056]需要說明的是，按照本發(fā)明上述各實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員是完全可以實現(xiàn)本發(fā)明獨立權(quán)利要求及從屬權(quán)利的全部范圍的，實現(xiàn)過程及方法同上述各實施例；且本發(fā)明未詳細闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
[0057]以上所述，僅為本發(fā)明部分【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟I，選取基片，對基片表面進行清洗并烘干； 步驟2，在基片上制備雙層膠膜，所述雙層膠膜是由底層正性光刻膠和頂層納米壓印膠組成，正性光刻膠為薄膠，涂覆厚度為濾光膜光柵深度的2?3倍；納米壓印膠為紫外固化膠，涂覆厚度為45?105nm; 步驟3，將雙層膠膜基片置于納米壓印設(shè)備里，利用壓印模板壓印，并進行紫外固化，最后脫模，獲得壓印圖形；所述壓印模板是根據(jù)紅、綠、藍三色濾光膜的結(jié)構(gòu)特點進行的，壓印模板的光柵結(jié)構(gòu)與三色濾光膜光柵結(jié)構(gòu)的周期和深度相同，線寬互補，即壓印模板結(jié)構(gòu)是三色濾光膜光柵結(jié)構(gòu)的負模板，對于紅光光柵周期為420?450nm，線寬為315?338nm，則相對應(yīng)的模板光柵結(jié)構(gòu)周期為420?450nm，線寬為82?135nm ;綠光光柵周期為340?360nm,則相對應(yīng)的模板光柵結(jié)構(gòu)周期為340?360nm，線寬為70?105nm ;藍光光柵周期為260?280nm，則相對應(yīng)的模板光柵結(jié)構(gòu)周期為260?280nm，線寬為50?85nm ;利用模板通過一次壓印即獲得設(shè)計所需濾光膜的圖形，該圖形是由三色光柵子單元組成，各子單元由不同周期和線寬的光柵組成； 步驟4，利用等離子刻蝕去除底膠，底膠包括壓印后留下的厚度為5?IOnm的壓印膠和步驟2涂覆的正性光刻膠； 步驟5，在上述步驟4完成的基片上鍍膜層材料，所述膜層材料的厚度為40?IOOnm ； 步驟6，利用剝離工藝去除光刻膠，獲得具有光柵結(jié)構(gòu)的濾光膜，所述剝離工藝是將上述完成的基片置于有機溶劑里浸泡，正性光刻膠溶解，壓印膠脫離基底，留下具有光柵結(jié)構(gòu)的膜層材料，該結(jié)構(gòu)是理想光柵結(jié)構(gòu)的濾光膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:所述步驟I中的基片為光學玻璃材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:所述步驟2中的正性光刻膠厚度為濾光膜光柵深度的2?3倍，有利于光柵結(jié)構(gòu)的金屬化和圖形反轉(zhuǎn)；壓印膠厚度需要大于光柵深度5nm，有利于保護壓印模板，光柵深度為40?IOOnm,因此壓印膠厚度為45?105nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:所述步驟3中的的壓印模板制作是:根據(jù)設(shè)計的壓印模板光柵結(jié)構(gòu)，采用電子束直寫設(shè)備將光柵結(jié)構(gòu)加工在石英基底上，獲得石英模板，最后進行石英模板的防粘處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:所述步驟3中的壓印模板能夠重復使用，制作多個濾光膜時，需要在步驟I和2中制備多個雙層膠膜基片，通過壓印完成圖形結(jié)構(gòu)制作后，在步驟4、5、6中均可一次性批量化完成，實現(xiàn)多個濾光膜的制作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:所述步驟5中的膜層材料包含鋁或銀或硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結(jié)構(gòu)彩色濾光膜加工方法，其特征在于:所述步驟6中的有機溶劑為丙酮。
【文檔編號】G02B5/20GK103837919SQ201410080694
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】陳曉明, 邱傳凱, 黃健全, 廖祥林, 田宇 申請人:成都貝思達光電科技有限公司