CN108227376A - 一种微结构的制备方法、压印模版、显示基板 - Google Patents

一种微结构的制备方法、压印模版、显示基板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种微结构的制备方法、压印模版、显示基板，属于微结构技术领域，其可解决现有的压印模板的制备过程操作繁琐、成本昂贵的问题。本发明的微结构的制备方法先采用激光处理将上层的第二膜层中的部分位置处的材料进行改性，然后除去其余位置的未改性的材料即可得到保留的改性的微结构。该方法制备步骤简单，成本低，适于制备压印模版，还可用于制备显示基板上的减反微结构。

Description

一种微结构的制备方法、压印模版、显示基板
技术领域
本发明属于微结构技术领域，具体涉及一种微结构的制备方法、压印模版、显示基板。
背景技术
纳米压印(Nano-imprint Lithography，NIL)技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点，自1995年被提出以来，纳米压印已经演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、微机电系统(MicroelectromechanicalSystems，MEMS)、生物芯片、生物医学等领域。NIL技术的基本思想是通过压印模版，将压印模版的图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。
压印模板作为压印特征的初始载体，其直接决定了压印图形的质量。制备出满足高精度、高均匀性、高保真、长寿命的压印模板是压印技术的关键。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：压印模板的制备过程操作繁琐、成本昂贵，限制了NIL技术的发展。
发明内容
本发明针对现有的压印模板的制备过程操作繁琐、成本昂贵的问题，提供一种微结构的制备方法、压印模版、显示基板。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
一种微结构的制备方法，包括以下步骤：
对位于第一膜层上方的第二膜层的第一位置进行激光处理，以改变第二膜层中第一位置处的材料的结构性质得到改性膜层；其中，第二膜层中未进行激光处理的为第二位置；
去除改性膜层中第一位置或者第二位置处的材料，得到形成于第一膜层上的多个微结构。
优选的是，所述第一膜层与第二膜层由相同的非晶材料一体构成。
优选的是，所述相同的非晶材料包括玻璃、石英、硅、二氧化硅中的任意一种。
优选的是，所述第一膜层的材料包括玻璃、石英、硅、二氧化硅中的任意一种或几种，所述第二膜层的材料包括非晶材料氧化锌或氧化铟镓锌。
优选的是，所述改变第二膜层中第一位置处的材料的结构性质包括：
先使所述第一位置处的材料熔融或半熔融；
再使所述第一位置处熔融或半熔融的材料进行重结晶。
优选的是，所述对位于第一膜层上方的第二膜层的第一位置进行激光处理包括：采用微透镜阵列激光器进行激光处理；
所述去除改性膜层中第一位置或者第二位置的位置处的材料包括：采用刻蚀的方法去除第一位置或者第二位置处的材料。
优选的是，所述激光处理的激光能量密度的范围为0.10J/cm2-1.95J/cm2。
优选的是，所述第二膜层的厚度范围为：20nm-500μm。
优选的是，在平行于第一膜层所在面的方向上，所述微结构尺寸范围为10nm-500μm。
优选的是，所述多个微结构周期排列，微结构周期范围为50nm-500μm。
优选的是，得到形成于第一膜层上的微结构后还包括采用等离子体进行处理使得微结构变形为减反微结构的步骤。
本发明还提供一种压印模版，采用上述的微结构的制备方法制成。
本发明还提供一种显示基板，包括减反微结构，所述减反微结构采用上述的方法制成。
本发明的微结构的制备方法先采用激光处理将上层的第二膜层中的部分位置处的材料进行改性，然后除去其余位置的未改性的材料即可得到保留的改性的微结构。该方法制备步骤简单，成本低，适于制备压印模版，还可用于制备显示基板上的减反微结构。
附图说明
图1、图2为本发明的实施例1-3的微结构的制备方法示意图；
图3为本发明的实施例3的微结构的电镜照片图；
图4、图5为本发明的实施例3的微结构的制备方法示意图；
图6为本发明的实施例4的微结构的电镜照片图；
图7为本发明的实施例4的微结构的XRD图谱；
图8、图9为本发明的实施例5的微结构的电镜照片图；
图10为本发明的实施例6的微结构的制备方法示意图；
其中，附图标记为：1、第一膜层；10、玻璃；2、第二膜层；
3、改性膜层；31、第一位置；32、第二位置；4、微结构；5、微透镜阵列激光器；6、激光光束；7、减反微结构。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种微结构的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S01、对位于第一膜层1上方的第二膜层2的第一位置31进行激光处理，以改变第二膜层2中第一位置31处的材料的结构性质得到改性膜层3；其中，第二膜层2中未进行激光处理的为第二位置32；
S02、去除改性膜层3中第一位置31或者第二位置32处的材料，得到形成于第一膜层1上的多个微结构4。
本实施例的微结构的制备方法中先采用激光处理将上层的第二膜层2中的部分位置处的材料进行改性，然后除去改性或者未改性位置处的材料即可得到保留的微结构4。该方法制备步骤简单，成本低，适于制备压印模版。本实施例对应的附图1中是去掉了未改性位置处的材料，保留的微结构4为进行了改性的位置处的材料，需要说明的是，还可以将改性位置处的材料除去，保留未改性位置处的材料作为微结构。
实施例2：
本实施例提供一种微结构的制备方法，如图1、图2所示，包括以下步骤：
S01、采用微透镜阵列激光器将位于第一膜层1上方的第二膜层2的部分位置进行激光处理，以改变第二膜层2中部分位置处的材料的结构性质得到改性膜层3。具体的，微透镜阵列激光器发射出的激光光束可呈阵列。更具体的，微透镜阵列激光器可以是多个阵列排布的微型激光器，也可以是一个激光器发射光束，然后采用微透镜阵列结构将其射出的光束进行变形，形成可呈阵列的激光光束。此外，本实施例中的激光处理也可称为激光退火，是采用激光能量对材料进行加工，使得材料性质在激光能量下发生改变的一种方法。
作为本实施例的一种可选方案，第一膜层1与第二膜层2可以由相同或不同的材料构成。具体的，第一膜层1与第二膜层2均由玻璃、石英、硅或二氧化硅中的任意一种构成。或者第一膜层1由玻璃、石英、硅或二氧化硅中的任意一种或几种叠至构成，所述第二膜层2由氧化锌或氧化铟镓锌构成。可以理解的是，膜层的可选材料范围较多，并不限于上述例举的几种。
作为本实施例的一种可选方案，改变第二膜层2中部分位置处的结构性质包括先使第一位置处的材料熔融或半熔融；再使所述第一位置处熔融或半熔融的材料进行重结晶。
通常，在进行激光处理前的第二膜层2由非晶材料构成，激光处理后的位置处在激光能量的高温照射下，熔融或半熔融(或变软)之后重结晶，形成晶体或者多晶材料。
作为本实施例的一种可选方案，激光处理的激光能量密度的范围为0.10J/cm2-1.95J/cm2，更具体的，当第二膜层2由氧化锌构成时，激光处理的激光能量密度的范围为0.89J/cm2-1.95J/cm2，当第二膜层2由氧化铟镓锌构成时，激光处理的激光能量密度的范围为0.10J/cm2-0.45J/cm2。
通常当激光能量密度在0.10J/cm2-1.95J/cm2范围内时，可以使得第二膜层2的材料受热变成熔融或半熔融状态，出现重结晶，从而得到改性的第二膜层2。具体的，当激光能量密度在0.89J/cm2-1.95J/cm2范围内时，可以使得氧化锌受热变成熔融或半熔融状态，出现重结晶，从而得到稳定的、重结晶的氧化锌。当激光能量密度在0.10J/cm2-0.45J/cm2范围内时，可以使得氧化铟镓锌受热变成熔融或半熔融状态，出现重结晶，从而得到稳定的、重结晶的氧化铟镓锌。
具体的，各膜层的厚度可以根据实际需要进行选择，作为本实施例的一种可选方案，所述第二膜层2的厚度范围为：20nm-500μm。第二膜层2的厚度直接影响微结构在垂直于第一膜层1方向上的尺寸，可以根据微结构的具体需要调整第二膜层2的厚度，
更具体的，在平行于第一膜层所在面的方向上，所述微结构4尺寸范围为10nm-500μm。在此，微结构4尺寸是指其长度也可以是其宽度。
更具体的，所述多个微结构周期排列，微结构4周期范围为50nm-500μm。微结构周期指一定方向上，微结构的自身尺寸加上在该方向上该微结构至下一个相邻的微结构之间的间距。
S02、采用刻蚀的方法去除改性膜层3中未进行激光处理的位置处的材料，得到形成于第一膜层1上的多个微结构4。
本实施例的制备方法采用两步即可得到微结构4，该微结构4尺寸精细，制备步骤简单，成本低，适于制备压印模版。
作为本实施例的一种可选方案，得到形成于第一膜层1上的微结构4后还包括：
S03、采用等离子体进行处理使得微结构4变形为减反微结构的步骤。
本实施例制备得到的减反微结构的方法，并不限于用于制备压印模版，还可用于制备显示基板、阵列基板、彩膜基板，或者显示装置的其它精细的微结构4。
实施例3：
本实施例提供一种压印模版的制备方法，如图2-5所示，包括以下步骤：
S01、采用微透镜阵列激光器5对玻璃10上层的部分位置进行激光处理，以改变玻璃10上层中部分位置处的材料的结构性质得到改性膜层3。
S02、通过干刻刻蚀方法去除改性膜层3中未进行激光处理的位置处的材料，得到形成于玻璃10上的多个微结构4。
图3为本实施例的微结构4的电镜照片，由圈起的虚线位置放大图中可以看出，该微结构4的宽度为20微米，长度为200微米。其中，去除改性膜层3中未进行激光处理的位置处的材料，可以如图2所示将相邻的微结构4之间的全部未改性的材料均除去，也可以如图4所示，仅仅除去上层的部分未改性的玻璃10，这样相当于微结构4长入扎根至下层的玻璃10中，这样的微结构4更稳定。
实施例4：
本实施例提供一种压印模版的制备方法，如图5的示意图所示，包括以下步骤：
S01a、在石英或硅基板上制作ZnO薄膜；石英或硅基板作为第一膜层1，ZnO薄膜作为第二膜层2。
S01b、采用微透镜阵列激光器5对ZnO薄膜的部分位置进行激光处理，其中，激光处理工艺中，激光光束6的激光能量密度分别为0.89J/cm2、1.4J/cm2、1.91J/cm2。使得ZnO薄膜的部分位置处的ZnO熔融或半熔融并进行重结晶得到改性膜层3。
S02、通过湿刻刻蚀方法去除改性膜层3中未进行重结晶的位置处的ZnO材料，得到微结构4。
图6的左侧a中为未进行重结晶的ZnO的电镜照片，图6的右侧b中为激光能量密度为0.89J/cm2位置处的激光处理后重结晶得到的ZnO的电镜照片。从图6中可以看出，第一位置处的ZnO晶粒尺寸大于第二位置处的ZnO晶粒尺寸，在第一位置处的ZnO进行了重结晶，晶粒饱满且尺寸均匀。
图7为本实施例的微结构4的激光能量密度分别为0.89J/cm2、1.4J/cm2、1.91J/cm2位置处的XRD图谱，从图7中可以看出，仅在微透镜阵列激光器5射出激光的位置处存在(002)和(103)衍射峰，其中(002)衍射峰远高于(103)峰，即重结晶的ZnO较为严格地沿垂直于第一膜层1所在平面的方向生长。
实施例5：
本实施例提供一种压印模版的制备方法，实施例5的方法与实施例4类似，实施例5的方法包括以下步骤：
S01a、在石英或硅基板上制作IGZO薄膜；石英或硅基板作为第一膜层1，IGZO薄膜作为第二膜层2。
S01b、采用微透镜阵列激光器5对IGZO薄膜的部分位置进行激光处理，使得IGZO薄膜的部分位置处的IGZO熔融或半熔融并进行重结晶得到改性膜层3。其中，激光处理的激光能量密度分别为0.15J/cm2、0.25J/cm2、0.35J/cm2、0.45J/cm2。
S02、通过湿刻刻蚀方法去除改性膜层3中未进行重结晶的位置处的IGZO材料，得到微结构4。
图8的a中为0.15J/cm2的激光处理后重结晶得到的IGZO的扫描电镜照片，图8的b中为0.25J/cm2的激光处理后重结晶得到的IGZO的扫描电镜照片，图8的c中为0.35J/cm2的激光处理后重结晶得到的IGZO的扫描电镜照片，图8的d中为0.45J/cm2的激光处理后重结晶得到的IGZO的扫描电镜照片。图9为微结构4位置处的截面的扫描电镜照片，图9的a、b、c、d分别对应0.15J/cm2、0.25J/cm2、0.35J/cm2、0.45J/cm2位置处的扫描电镜照片。从图8、图9中可以看出，不同的激光能量密度处的IGZO均进行了重结晶，晶粒饱满且尺寸均匀。
实施例6：
本实施例提供一种压印模版的制备方法，如图10所示，包括以下步骤：
S01、采用微透镜阵列激光器5对玻璃10上层的部分位置进行激光处理，使得玻璃10上层的部分位置处的玻璃10熔融或半熔融并进行重结晶得到改性膜层3。
S02、通过湿刻刻蚀方法去除改性膜层3中未进行重结晶的位置处的玻璃10材料，得到多个微结构4。
S03、采用等离子体对上述的微结构4进行处理，使得微结构4变形为减反微结构7。
其中，减反微结构是指可以降低反射的结构。具体的，本实施例中减反微结构远离第一膜层的面至第一膜层的正投影面积小于且落入其靠近第一膜层的面至第一膜层的正投影面积。本实施例对应的附图10中给出的微结构4为柱状，减反微结构7为锥形结构，即步骤S03是由柱状变成锥形结构的过程，变形后的减反微结构7可以起到降低反射的效果。可以理解的是，还可以根据需要将微结构4变形为其它形状，在此不再赘述。
显然，上述各实施例的具体实施方式还可进行许多变化；例如：附图所示各结构的大小、厚度等仅为示意。在工艺实现中，各结构层在衬底上的投影面积可以相同，也可以不同，诸如此类，此处不再列举；同时，附图所示结构也不限定各结构层的几何形状，例如可以是附图所示的矩形，还可以是梯形，或其它形状。
实施例7：
本实施例提供一种压印模版，采用上述实施例的微结构的制备方法制成。
具体的，压印模版包括第一膜层和位于第一膜层上的多个微结构。更具体的，在平行于第一膜层所在面的方向上，所述微结构4尺寸范围为10nm-500μm。在此，微结构4尺寸是指其长度也可以是其宽度。
更具体的，所述多个微结构周期排列，微结构4周期范围为50nm-500μm。微结构周期指一定方向上，微结构的自身尺寸加上在该方向上该微结构至下一个相邻的微结构之间的间距。
实施例8：
本实施例提供一种显示基板，包括减反微结构，所述减反微结构采用上述实施例的方法制成。具体的，所述减反微结构远离第一膜层的面至第一膜层的正投影面积小于且落入其靠近第一膜层的面至第一膜层的正投影面积。
实施例9：
本实施例提供一种显示装置，包括减反微结构，所述减反微结构采用上述实施例的方法制成。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对位于第一膜层上方的第二膜层的第一位置进行激光处理，以改变第二膜层中第一位置处的材料的结构性质得到改性膜层；其中，第二膜层中未进行激光处理的为第二位置；
去除改性膜层中第一位置或者第二位置处的材料，得到形成于第一膜层上的多个微结构。
2.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述第一膜层与第二膜层由相同的非晶材料一体构成。
3.根据权利要求2所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述相同的非晶材料包括玻璃、石英、硅、二氧化硅中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述第一膜层的材料包括玻璃、石英、硅、二氧化硅中的任意一种或几种，所述第二膜层的材料包括非晶材料氧化锌或氧化铟镓锌。
5.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述改变第二膜层中第一位置处的材料的结构性质包括：
先使所述第一位置处的材料熔融或半熔融；
再使所述第一位置处熔融或半熔融的材料进行重结晶。
6.根据权利要求5所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述对位于第一膜层上方的第二膜层的第一位置进行激光处理包括：采用微透镜阵列激光器进行激光处理；
所述去除改性膜层中第一位置或者第二位置的位置处的材料包括：采用刻蚀的方法去除第一位置或者第二位置处的材料。
7.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，所述激光处理的激光能量密度的范围为0.10J/cm2-1.95J/cm2；
所述第二膜层的厚度范围为：20nm-500μm；
在平行于第一膜层所在面的方向上，所述微结构尺寸范围为10nm-500μm；
所述多个微结构周期排列，微结构周期范围为50nm-500μm。
8.根据权利要求1所述的微结构的制备方法，其特征在于，得到形成于第一膜层上的微结构后还包括采用等离子体进行处理使得微结构变形为减反微结构的步骤。
9.一种压印模版，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的微结构的制备方法制成。
10.一种显示基板，其特征在于，包括减反微结构，所述减反微结构采用权利要求8所述的方法制成。
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