一種基于雙層膠納米壓印的光柵結構彩色濾光膜加工方法
【專利摘要】本發明公開一種基于雙層膠納米壓印的光柵結構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構圖形，利用等離子刻蝕去除底膠，再在膠圖形上鍍膜，最后去膠，獲得設計光柵結構。本發明的優點是利用雙層膠納米壓印技術結合剝離工藝，可快速獲得金屬或其它材料的光柵結構，該光柵結構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構彩色濾光膜加工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微納加工【技術領域】，具體涉及一種基于雙層膠納米壓印加工方法制作光柵結構彩色濾光膜。
【背景技術】
[0002]RGB三色濾光片因其色彩飽和度高、亮度大等優點常用于OLED全彩色顯示，RGB像素獨立發光法是將紅(R)綠(G)藍(B)三色發光材料制作在同一基底上，三色染料獨立發光，呈現豐富飽和的色彩。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]因周期性的光柵結構具有濾波作用，利用不同周期、線寬、深度的光柵來代替RGB三色染料發光可以克服褪色老化的問題。光柵結構的傳統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構存在困難。為解決此類光柵結構的制作，考慮紫外固化納米壓印技術。納米壓印技術是由Stephen Y.Chou教授提出的，國際半導體工業協會已將其列為下一代光刻技術。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構，壓印模板可重復使用。納米壓印技術具有工藝簡單、快速、成本低、可重復性高、可批量生產的優點，也存在一些缺陷，如壓印膠圖形不耐刻蝕，圖形傳遞較難。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是:針對光柵結構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構彩色濾光膜加工方法，利用兩層膠膜壓印技術結合剝離工藝實現一次性實現不同周期、線寬的光柵結構圖形的制作，不僅可以解決干涉光刻加工此類光柵結構的難題，還可以避免壓印圖形傳遞復雜困難的缺點，快速實現不同周期和線寬的光柵結構圖形制作，無需圖形刻蝕傳遞。
[0005]本發明解決其技術問題采用的技術方案是:一種基于雙層膠納米壓印的光柵結構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；所述壓印模板的設計是根據紅、綠、藍三色濾光膜的結構特點進行的，壓印模板設計的特點有兩點:其一，模板的光柵結構與三色濾光膜光柵結構的周期和深度相同，線寬互補，即壓印模板結構是三色濾光膜光柵結構的負模板。例如，紅光光柵周期為420?450nm，線寬為315?338nm，則相對應的模板光柵結構周期為420?450nm，線寬為82?135nm ;綠光光柵周期為340?360nm，則相對應的模板光柵結構周期為340?360nm,線寬為70?105nm ;藍光光柵周期為260?280nm，則相對應的模板光柵結構周期為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，獲得具有光柵結構的濾光膜，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，留下具有光柵結構的膜層材料，該結構是理想光柵結構的濾光膜。
[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，有利于光柵結構的金屬化和圖形反轉；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:根據設計的壓印模板光柵結構，采用電子束直寫設備將光柵結構加工在石英基底上，獲得石英模板，最后進行石英模板的防粘處理。三種光柵結構周期、線寬、深度的取值是以能實現紅、綠、藍三色濾光作用為依據而設計的。
[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構制作后，在步驟4、5、6中均可一次性批量化完成，實現多個濾光膜的制作。
[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制作，該步驟實現光柵結構的金屬化。
[0017]所述步驟6中的有機溶劑為丙酮。
[0018]所述步驟6是利用剝離技術實現圖形反轉，簡便快捷的獲得所需紅、綠、藍三色光柵結構彩色濾光膜。
[0019]本發明與現有技術相比所具有的優點:本發明利用兩層膠納米壓印技術，可重復、快速、一次性實現具有不同周期和線寬的光柵結構，同時結合剝離工藝實現圖形的傳遞，避免了傳統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，壓印膠層膜厚根據壓印圖形深度而定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明方法的流程圖；
[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，基片上光柵結構示意圖；[0026]圖7為步驟4中的等離子刻蝕去除底膠后，基片上光柵結構示意圖；
[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，獲得理想設計的不同周期和線寬的光柵結構濾光膜示意圖。
[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明方法，而不是要以此對本發明進行限制。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明，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過以下實施例本領域的技術人員即可以實現本發明權利要求的全部內容。
[0031]實施例1
[0032]參考圖1流程，利用本發明的制備方法，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構濾光膜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)圖形結構壓印:將制備好的雙層膠膜基片放入壓印設備里，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構，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)，第一種是可以產生紅光的光柵結構，其周期為420nm，線寬105nm;第二種是可以產生綠光的光柵結構，其周期為340nm，線寬85nm;第三種是可以產生藍光的光柵結構，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構10片放入反應離子刻蝕設備里，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所示的光柵結構濾光膜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構濾光膜，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)圖形結構壓印:將制備好的雙層膠膜基片放入壓印設備里，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構，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)，第一種是可以產生紅光的光柵結構，其周期為450nm，線寬112nm ;第二種是可以產生綠光的光柵結構，其周期為360nm，線寬90nm ;第三種是可以產生藍光的光柵結構，其周期為280nm，線寬70nm ;深度為IOOnm ；
[0044](4)等離子刻蝕去除底膠:利用反應離子刻蝕設備，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所示的光柵結構濾光膜，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構濾光膜，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)圖形結構壓印:將制備好的雙層膠膜基片放入壓印設備里，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構，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)，第一種是可以產生紅光的光柵結構，其周期為430nm，線寬IOOnm ;第二種是可以產生綠光的光柵結構，其周期為350nm，線寬90nm ;第三種是可以產生藍光的光柵結構，其周期為270nm，線寬70nm ;深度為60nm ；
[0052](4)等離子刻蝕去除底膠:利用反應離子刻蝕設備，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所示的光柵結構濾光膜，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結合剝離工藝，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構的具體實施過程，從加工過程可以看出本發明具有制作簡便、快速、可批量制作的優點，解決了傳統工藝繁瑣的加工內容，達到了方法發明目的，在前面的發明方法與現有技術比較中已經進行了說明。
[0056]需要說明的是，按照本發明上述各實施例，本領域技術人員是完全可以實現本發明獨立權利要求及從屬權利的全部范圍的，實現過程及方法同上述各實施例；且本發明未詳細闡述部分屬于本領域公知技術。
[0057]以上所述，僅為本發明部分【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于雙層膠納米壓印的光柵結構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紅、綠、藍三色濾光膜的結構特點進行的，壓印模板的光柵結構與三色濾光膜光柵結構的周期和深度相同，線寬互補，即壓印模板結構是三色濾光膜光柵結構的負模板，對于紅光光柵周期為420?450nm，線寬為315?338nm，則相對應的模板光柵結構周期為420?450nm，線寬為82?135nm ;綠光光柵周期為340?360nm,則相對應的模板光柵結構周期為340?360nm，線寬為70?105nm ;藍光光柵周期為260?280nm，則相對應的模板光柵結構周期為260?280nm，線寬為50?85nm ;利用模板通過一次壓印即獲得設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，獲得具有光柵結構的濾光膜，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，留下具有光柵結構的膜層材料，該結構是理想光柵結構的濾光膜。
2.根據權利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結構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.根據權利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結構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，有利于光柵結構的金屬化和圖形反轉；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.根據權利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結構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:根據設計的壓印模板光柵結構，采用電子束直寫設備將光柵結構加工在石英基底上，獲得石英模板，最后進行石英模板的防粘處理。
5.根據權利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結構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構制作后，在步驟4、5、6中均可一次性批量化完成，實現多個濾光膜的制作。
6.根據權利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結構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.根據權利要求1所述的基于雙層膠納米壓印的光柵結構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 優先權日:2014年3月6日
【發明者】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