[发明专利]一种基于双层胶纳米压印的光栅结构彩色滤光膜加工方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳加工技术领域，具体涉及一种基于双层胶纳米压印加工方法制作光栅结构彩色滤光膜。

背景技术

RGB三色滤光片因其色彩饱和度高、亮度大等优点常用于OLED全彩色显示，RGB像素独立发光法是将红（R）绿（G）蓝（B）三色发光材料制作在同一基底上，三色染料独立发光，呈现丰富饱和的色彩。该方法制作工艺复杂、能耗大，且RGB三色滤光片随着时间推移而褪色老化，导致图形对比变差。

因周期性的光栅结构具有滤波作用，利用不同周期、线宽、深度的光栅来代替RGB三色染料发光可以克服褪色老化的问题。光栅结构的传统加工方法是干涉光刻，该方法具有长焦深、高效率、大面积等优势，但是在同一块基底上同时加工不同周期和线宽的光栅结构存在困难。为解决此类光栅结构的制作，考虑紫外固化纳米压印技术。纳米压印技术是由Stephen Y.Chou教授提出的，国际半导体工业协会已将其列为下一代光刻技术。它是一种简单的复制方法，首先需要压印胶填充满压印模板，待压印胶紫外固化之后，需要将压印胶与模板脱模，即可获得压印胶图形结构，压印模板可重复使用。纳米压印技术具有工艺简单、快速、成本低、可重复性高、可批量生产的优点，也存在一些缺陷，如压印胶图形不耐刻蚀，图形传递较难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对光栅结构彩色滤光膜制作难的问题，提供一种基于双层胶纳米压印的光栅结构彩色滤光膜加工方法，利用两层胶膜压印技术结合剥离工艺实现一次性实现不同周期、线宽的光栅结构图形的制作，不仅可以解决干涉光刻加工此类光栅结构的难题，还可以避免压印图形传递复杂困难的缺点，快速实现不同周期和线宽的光栅结构图形制作，无需图形刻蚀传递。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于双层胶纳米压印的光栅结构彩色滤光膜加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，选取基片，对基片表面进行清洗并烘干；

步骤2，在基片上制备双层胶膜，所述双层胶膜是由底层正性光刻胶和顶层纳米压印胶组成，正性光刻胶为薄胶，涂覆厚度为滤光膜光栅深度的2～3倍；纳米压印胶为紫外固化胶，涂覆厚度为45nm～105nm；

步骤3，将双层胶膜基片置于纳米压印设备里，利用压印模板压印，并进行紫外固化，最后脱模，获得压印图形；所述压印模板的设计是根据红、绿、蓝三色滤光膜的结构特点进行的，压印模板设计的特点有两点：其一，模板的光栅结构与三色滤光膜光栅结构的周期和深度相同，线宽互补，即压印模板结构是三色滤光膜光栅结构的负模板。例如，红光光栅周期为420～450nm，线宽为315～338nm，则相对应的模板光栅结构周期为420～450nm，线宽为82～135nm；绿光光栅周期为340～360nm，则相对应的模板光栅结构周期为340～360nm，线宽为70～105nm；蓝光光栅周期为260～280nm，则相对应的模板光栅结构周期为260～280nm，线宽为50～85nm。其二，利用模板通过一次压印即可获得设计所需滤光膜的图形，该图形是由三色光栅子单元组成，各子单元由不同周期和线宽的光栅组成。

步骤4，利用等离子刻蚀去除底胶，底胶包括压印后留下的厚度为5～10nm的压印胶和步骤2涂覆的正性光刻胶；

步骤5，在上述步骤4完成的基片上镀膜层材料，所述膜层材料的厚度为40～100nm；

步骤6，利用剥离工艺去除光刻胶，获得具有光栅结构的滤光膜，所述剥离工艺是将上述完成的基片置于有机溶剂里浸泡，正性光刻胶溶解，压印胶脱离基底，留下具有光栅结构的膜层材料，该结构是理想光栅结构的滤光膜。

所述步骤1中的基片为光学玻璃材料。

所述步骤2中的正性光刻胶厚度为滤光膜光栅深度的2～3倍，有利于光栅结构的金属化和图形反转；压印胶厚度需要大于光栅深度5nm，有利于保护压印模板，光栅深度为40～100nm，因此压印胶厚度为45～105nm。

所述步骤3中的压印模板制作是：根据设计的压印模板光栅结构，采用电子束直写设备将光栅结构加工在石英基底上，获得石英模板，最后进行石英模板的防粘处理。三种光栅结构周期、线宽、深度的取值是以能实现红、绿、蓝三色滤光作用为依据而设计的。

所述步骤3中的压印模板可以重复使用，制作多个滤光膜时，需要在步骤1和2中制备多个双层胶膜基片，通过压印完成图形结构制作后，在步骤4、5、6中均可一次性批量化完成，实现多个滤光膜的制作。

所述步骤5中的膜层材料包含铝或银或硅，膜层材料制作是采用真空蒸镀或磁控溅射技术制作，该步骤实现光栅结构的金属化。