[发明专利]使用掩模提供图案化基底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及其表面上具有图案化特征的基底的制造，更具体地涉及使具有极小特征的图案能够形成于基底的掩模用法。

背景技术

现代制造业发现其表面上层叠了具有预定图案的第二物质的基底的多种用途。一个熟知的例子是，印刷电路板在一个或两个表面上具有图案化铜层以提供导电迹线。最近，业界已找到了用更异乎寻常的材料形成的更精细尺寸的图案的用途。例如，透明触摸屏传感器具有诸如玻璃之类的基底，所述基底具有由氧化铟锡制成的图案化迹线。所述图案化迹线可由丝网印刷的掩模形成。丝网印刷技术在制造环境中的最小特征分辨率为大约50微米或更大。作为另外一种选择，分步重复光刻法可获得更小的特征分辨率，接近25微米，但该方法不适合在较大尺寸基底的整个表面上制备如此细小的图案。

如果存在可供高效地制造更精细图案或更大尺寸的图案化基底之用的有效制造技术，在触摸传感器、光学显示器、EMI屏蔽、柔性电路以及有源标牌显示装置等领域中就可以制造精密新产品。

发明内容

本发明提供了制备具有图案化层的基底的方法，所述图案化层或者具有远比此前可用丝网印刷技术制备的特征更为精细的特征，或者通过可在不定长度的幅材上形成图案化掩模的设备以卷对卷工艺更有效地制备。

用弹性体印模来图案化聚合物膜的方法公开于美国专利No.6,966,997中。然而，对于某些图案而言，例如其中各个迹线更宽地间隔开的重复六边形图案（蜂巢式图案），弹性体印模不可用。已经发现，形成从印膜主体延伸的六边形图案的弹性体印模的接触部分压缩过多，使得印模的主体部分接触基底，从而毁坏印制的六边形迹线的精细图案。此外，用于制备弹性体印模的方法（光刻法）导致具有从印模主体伸出的正方形或矩形特征的印模，所述特征具有在使用中接触基底的平坦水平表面。印模特征的接触部分的此种构造可限制压印工艺制备的电迹线的最小宽度。

发明人已经确定，比弹性体印模具有更大刚度的结构化工具可解决使用弹性体印模时柔性过大的问题。有利地，所述结构化工具为半刚性的，使得其可稍微适形于基底，但刚度远低于由金属制成的压花辊或工具。所需柔度保证结构化工具的接触部分可完全接触基底表面（甚至在接触部分存在微小高度变化的情况下）而不会使基底表面在使用过程中严重变形或凸起。所需刚度也顾及到可将间隔较宽的图案或特征放置在基底上，而不会由于无意地使基底在预期无图案的区域与结构化工具接触而毁坏那些特征。

至少所述结构化工具的接触部分应当为半刚性的。结构化工具的主体部分可由另一种具有更高刚度的材料制成，但在很多情况下该部分也用与接触部分相同的材料制成。典型弹性体印模的杨氏模量（弹性模量）常常介于约0.5Mpa至约3Mpa之间。通常，这些印模由聚二甲基硅氧烷材料(PDMS)制成。另一方面，诸如铝、黄铜、钢和钨之类的刚性材料的杨氏模量介于69GPa至410GPa之间。发明人已经确定，需要比弹性材料的弹性模量大的弹性模量，但也应当使用比刚性材料的弹性模量小的弹性模量以考虑到压印操作过程中较大的柔顺度。在本发明的多种实施例中，形成接触部分的材料的杨氏模量应当介于约0.5Gpa至约30Gpa之间，或介于约1GPa至约10GPa之间，或介于约2Gpa至约8Gpa之间，或介于约3Gpa至约7Gpa之间。在一个优选实施例中，包括接触部分在内的整个结构化工具由杨氏模量介于约4Gpa至约6Gpa之间的丙烯酸酯树脂制成。

通常方便的是，结构化工具包括其上具有多个接触部分的主体部分。这些接触部分可能通常具有其往往会从主体伸出的特征高度。在多个便利的实施例中，此特征高度会大于在将基底与结构化工具接触时从基底移出的转移层的厚度。已在特征高度比转移层的厚度大至少2-10倍时观察到良好的结果。

在一些实施例中，接触部分通常为由谷或槽隔开的平行的线条或脊。接触部分的横截面可为三角形、矩形、梯形或正方形，特征高度为至少2.5微米、至少12微米、至少25微米或至少100微米。这种结构化工具可通过如美国专利No.5,175,030；No.5,183,597；No.7,282,272中所公开的微复制技术来制备。

发明人已经确定，在一个优选实施例中，当结构化工具的接触部分具有三角形截面时，可在基底中制备更精细的图案，因为接触部分可在三角形截面的顶点处与基底形成大致线接触（棱柱接触部分）或点接触（棱锥接触部分）。更加出人意料的是，该极小接触区域足以从基底移除转移层，从而留下穿透转移层而到达基底的开口。所述三角形截面不仅有助于改善接触部分在使用中的刚度，而且考虑到在基底上形成更精细的图案化线条。