CN106199778B - 一种蛾眼微结构基板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种蛾眼微结构基板的制备方法，包括如下步骤：步骤一、在基板上涂布一层高分子聚合物溶液，挥发后形成一层聚合物薄膜；在聚合物薄膜上方设置掩膜板，通过紫外光进行一次曝光，并用有机溶剂清洗，在基板上形成一层固化聚合物层；在固化聚合物层上再次涂布一层高分子聚合物溶液，挥发后在固化聚合物层上再形成一层聚合物薄膜；在聚合物薄膜上方设置掩膜板，通过紫外光进行再次曝光，并用有机溶剂清洗，在固化聚合物层上形成若干柱状的凸起结构；重复上述步骤三、步骤四N次，最后凸起结构层叠成具有凸起的微纳米锥体结构的抗反射膜层；步骤六、退火处理，最终得到蛾眼微结构基板。与现有技术相比，降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种蛾眼微结构基板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基板的制备方法，特别是一种蛾眼微结构基板的制备方法。
背景技术
1967年Bernhard等人首次发现了蛾眼的微纳米结构，此类结构具有较好的抗反射特性，受到人们的广泛研究。目前在基板上制备蛾眼微纳米结构的方法主要由电子束刻蚀法、光刻法以及纳米压印的方法，上述方法在制备蛾眼微纳米结构时生产工艺复杂，技术要求较高，而且需要较为昂贵的设备成本，虽然可制备出结构较为精细的微纳米结构，但其较高的成本和较低的生产效率或良率限制了技术的应用发展，使纳米技术在抗反射基板方面的应用受到约束。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种蛾眼微结构的制备方法，不仅生产工艺简单，而且生产效率高。
本发明提供了一种蛾眼微结构基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在基板上涂布一层高分子聚合物溶液，待涂布的高分子聚合物溶液挥发后在基板上形成一层聚合物薄膜
步骤二、在聚合物薄膜上方设置掩膜板，通过紫外光将聚合物薄膜进行一次曝光产生光固化交联反应，掩膜板具有掩膜孔，并用有机溶剂清洗，洗去未产生光固化交联反应的聚合物薄膜，在基板上形成一层厚度为50-100nm的固化聚合物层；
步骤三、在固化聚合物层上再次涂布一层高分子聚合物溶液，待涂布的有机溶液挥发后在固化聚合物层上再形成一层聚合物薄膜；
步骤四、在聚合物薄膜上方设置掩膜板，通过紫外光将聚合物薄膜进行再次曝光产生光固化交联反应，掩膜板具有掩膜孔，并用有机溶剂清洗，洗去未产生光固化交联反应的聚合物薄膜，在固化聚合物层上形成若干柱状的厚度为50-80nm的凸起结构；
步骤五、重复上述步骤三、步骤四N次，使得再次形成柱状的凸起结构的体积小于下一层凸起结构的体积，最后凸起结构层叠成具有凸起的微纳米锥体结构的抗反射膜层；
步骤六、将抗反射膜层进行退火处理，最终得到蛾眼微结构基板。
进一步地，步骤一和步骤三中的涂布采用喷涂或者旋涂工艺。
进一步地，步骤二和步骤四中掩膜板具有均匀的周期性结构，所述掩膜板上的掩膜孔径为200-500nm。
进一步地，步骤二中一次曝光时间为10-100秒。
进一步地，步骤二和步骤四种有机溶液清洗的清洗时间为10-50秒。
进一步地，步骤四中再次曝光时间为上一次曝光时间乘以60-80％。
进一步地，步骤五中N为4-6次。
进一步地，步骤六中退火处理的退火温度为100-200°，退火时间为0.5-2小时。
进一步地，基板为硅或玻璃材料基板。
进一步地，高分子聚合物溶液为环氧树脂类、烯类、酯类、醚类或醛类的有机化合物溶液；有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、笨、甲苯或乙酸乙酯类有机溶剂。
本发明与现有技术相比，避免了采用大型设备等昂贵的仪器进行蛾眼微纳米结构的生产加工，降低了生产成本，提高了生产效率。同时聚合物发生光固化交联反应之后自身的强度得到增强，在每一步光交联反应之后用有机溶剂洗去未发生固化的残留聚合物，从而可以强化最终层叠成的锥体凸起的机械强度，保证微纳米结构的抗反射效果。
附图说明
图1是本发明的蛾眼微结构的结构示意图。
图2是本发明一次曝光时的示意图。
图3是本发明步骤二固化后的聚合物薄膜与基板的结构示意图。
图4是本发明再次曝光的示意图。
图5是本发明再次曝光后形成的若干固化的柱状凸起。
图6是本发明从一次曝光到最后曝光得到的成品示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的一种蛾眼微结构基板的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、在基板1上涂布一层高分子聚合物溶液，待涂布的高分子聚合物溶液挥发后在基板上形成一层聚合物薄膜；基板优选为硅或玻璃材料基板；涂布采用现有技术的喷涂或者旋涂工艺。
步骤二、如图2所示，在聚合物薄膜上方设置掩膜板3，掩膜板3具有掩膜孔，掩膜板3具有均匀的周期性结构，掩膜孔径大小为200nm-500nm之间，通过紫外光6将聚合物薄膜进行一次曝光产生光固化交联反应，一次曝光时间为10-100秒之间，视聚合物交联反应速率而调整，并用有机溶剂清洗，采用此种聚合物的有机溶液进行清洗，清洗时间为10-50秒，视聚合物在有机溶液中的溶解性而定，洗去未产生光固化交联反应的聚合物薄膜，在基板上形成一层固化聚合物层2，厚度50-100nm；(图3所示)；
步骤三、在固化聚合物层2上再次涂布一层高分子聚合物溶液，待涂布的有机溶液挥发后在固化聚合物层2上再形成一层聚合物薄膜；
步骤四、在聚合物薄膜上方设置掩膜板3，掩膜板3具有掩膜孔，掩膜板3具有均匀的周期性结构，掩膜孔径大小为200nm-500nm之间，通过紫外光6将聚合物薄膜进行再次曝光产生光固化交联反应，再次曝光时间为上一次曝光时间乘以60-80％(图4所示),并用有机溶剂清洗，清洗时间为10-50秒，洗去未产生光固化交联反应的聚合物薄膜，在固化聚合物层2上形成若干柱状的凸起结构4，厚度50nm-80nm(图5所示)；
步骤五、重复上述步骤三、步骤四N次(图6所示)，N为4-6次，由于曝光时间逐步减少，使得再次形成柱状的凸起结构的体积小于下一层凸起结构的体积，最后凸起结构层叠成具有凸起的微纳米锥体结构的抗反射膜层5；
步骤六、将抗反射膜层5进行退火处理，进行机械性能强化，保证微纳米锥体结构的机械强度，退火温度为100-200°，根据高分子的交联度和分子链刚性程度确定，退火时间为0.5-2小时，最终得到蛾眼微结构基板。
上述步骤中，高分子聚合物溶液为环氧树脂类、烯类、酯类、醚类或醛类的有机化合物溶液；有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、笨、甲苯或乙酸乙酯类有机溶剂。
上述步骤可采用现有技术相应的工艺完成，图1为娥眼微结构的示意图，在硅或玻璃基板上生长出纳米级别的锥体凸起结构，每个微纳米锥体结构相当于一个减反射单元，此类结构相当于实现折射率在空气折射率和基板材料折射率间的递变，实现较好的减反射效果。
本发明的方案中凸起结构由聚合物材料构筑。此类聚合物具有光敏基团，在光照条件下会发生交联化学反应，从而改变聚合物的溶解性能，发生反应之后的聚合物不再溶解于之前的有机溶剂中或者在溶剂中前后溶解性能变化较大，且自身有固化增强的效果，聚合物反应后的交联度与光照能量、光照时间等因素相关，从而可以通过改变曝光量改变聚合物反应的交联度，达到调节聚合物在有机溶液中溶解度的目的。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (9)

1.一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在基板(1)上涂布一层高分子聚合物溶液，待涂布的高分子聚合物溶液挥发后在基板上形成一层聚合物薄膜；
步骤二、在聚合物薄膜上方设置掩膜板(3)，通过紫外光(6)将聚合物薄膜进行一次曝光产生光固化交联反应，掩膜板(3)具有掩膜孔，并用有机溶剂清洗，洗去未产生光固化交联反应的聚合物薄膜，在基板上形成一层固化聚合物层(2)；
步骤三、在固化聚合物层(2)上再次涂布一层高分子聚合物溶液，待涂布的有机溶液挥发后在固化聚合物层(2)上再形成一层聚合物薄膜；
步骤四、在聚合物薄膜上方设置掩膜板(3)，通过紫外光(6)将聚合物薄膜进行再次曝光产生光固化交联反应，掩膜板(3)具有掩膜孔，并用有机溶剂清洗，洗去未产生光固化交联反应的聚合物薄膜，在固化聚合物层(2)上形成若干柱状的凸起结构(4)，再次曝光时间为上一次曝光时间乘以60-80％；
步骤五、重复上述步骤三、步骤四N次，使得再次形成柱状的凸起结构的体积小于下一层凸起结构的体积，最后凸起结构层叠成具有凸起的微纳米锥体结构的抗反射膜层(5)；
步骤六、将抗反射膜层(5)进行退火处理，最终得到蛾眼微结构基板。
2.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于:步骤一和步骤三中的涂布采用喷涂或者旋涂工艺。
3.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于:步骤二和步骤四中掩膜板(3)具有均匀的周期性结构，所述掩膜板(3)上的掩膜孔径为200-500nm。
4.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于:步骤二中一次曝光时间为10-100秒。
5.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于:步骤二和步骤四种有机溶液清洗的清洗时间为10-50秒。
6.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于:步骤五中N为4-6次。
7.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于：步骤六中退火处理的退火温度为100-200℃ ，退火时间为0.5-2小时。
8.根据权利要求1所述的一种蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于：基板(1)为硅或玻璃材料基板。
9.根据权利要求1-8任一项所述的蛾眼微结构基板的制备方法，其特征在于：所述高分子聚合物溶液为环氧树脂类、烯类、酯类、醚类或醛类的有机化合物溶液；有机溶剂为四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯或乙酸乙酯类有机溶剂。
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