CN110824848B - 具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法 - Google Patents

具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法，其中该制作方法包含：形成一光阻层于一曲面基板的表面上；以激光直写影像方式于该光阻层进行曝光，以形成至少一图案；对该光阻层进行显影，以去除该光阻层未被曝光的部分而使该曲面基板的表面上形成具有该至少一图案的该光阻层；对该曲面基板进行蚀刻，以于该曲面基板的表面上形成该至少一图案；移除该光阻层；根据以上制作方法制作具有表面凹槽结构的曲面基板，可实现图案化、无须光罩、低成本、图案高分辨率的功效。

Description

具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法
技术领域
本发明是关于一种曲面基板，特别是关于一种具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法。
背景技术
目前，智能型装置如智能型手机、智能型手表、智能型医疗器材等，都搭配有大屏幕让用户观看屏幕上的信息。这些具有大屏幕的装置，除了功能强大外，逐渐都走向个性化、美观的造型设计，包括外观、形状、色彩等。这些都必须通过令人欣赏的外壳设计与制造来实现。而目前，曲面化的外壳造型，特别吸引人，也逐渐成为智能型装置的未来潮流。
目前，对于智能型装置的曲面化外壳的图案制作，有以下几种工法：第一种公法：转印技术，通过预先制作的平面图样，再转印到目标的曲面，此种工法的加工成本低，但加工速度慢、材料成本高，且图样的线条分辨率差。第二种工法：喷墨+激光雕刻，通过喷墨方法将颜料喷至目标的曲面，再通过激光雕刻的方式将图案刻出，此种工法加工成本高且加工速度慢，设备成本也很高，材料成本也高，优点是，图样的线条分辨率高，可达20um(微米)。第三种工法：如中国专利CN205318085U运用了曲面光罩来进行曝光、显影制程，以实现曲面化外壳的图案制作，其具有材料成本低、图样的线条分辨率高、制程简单的优点；其缺点为仍须使用曲面光罩。
因此，如何能开发出同时具备加工成本低、加工速度快、材料成本低、图样的线条分辨率高的多重优点，并且可在曲面外壳上制作出彩色图案的技术，成为智能型装置厂商所希求的发展方向。
发明内容
为达成上述目的，本发明提供了一种具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法，运用激光直写影像技术(Laser Direct Imaging, LDI)与光阻制程，来解决过去运用光阻制程需要光罩的问题，实现无须光罩、制程简单、分辨率高、低成本的特殊技术功效。
本发明提供了一种具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，包含：形成一光阻层于一曲面基板的表面上；以激光直写影像方式于该光阻层进行曝光，以形成至少一图案；对该光阻层进行显影，以去除该光阻层未被曝光的部分而使该曲面基板的表面上形成具有该至少一图案的该光阻层；对该曲面基板进行蚀刻，以于该曲面基板的表面上形成该至少一图案；及移除该光阻层。
本发明还提供一种具有表面凹槽结构的曲面基板，包括：一曲面基板，该曲面基板的表面具有至少一个凹槽结构的图案，且该图案的分辨率介于0.1-100微米(um)之间。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下（实施方式）。
附图说明
图1为本发明的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法流程图的一实施例。
图2A-2L为本发明中制作具有表面凹槽结构的曲面基板(内层表面)的方法流程图与各个流程中的曲面基板的剖面(沿A-A剖面线)及上视图。
图3A-3L为本发明中制作具有表面凹槽结构的曲面基板(外层表面)的方法流程图与各个流程中的曲面基板的剖面(沿A-A剖面线)及上视图。
附图中的符号说明：
10：曲面基板；11：沟槽；2：局部；20：光阻层；201：未曝光部分；202：曝光部分；21：沟槽；30：激光直写影像头；31：激光；40：喷涂头；41：保护膜材料；50：保护膜。
具体实施方式
根据本发明的实施例，本发明提供了一种具有表面凹槽结构的曲面基板及其制作方法，其是运用激光直写影像技术(Laser Direct Imaging, LDI)与光阻制程，来解决过去运用光阻制程需要光罩的问题，实现无须光罩、制程简单、分辨率高、低成本的特殊技术功效。
请参考图1及图2A-2H所示，为本发明的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法中，制作具有表面凹槽结构的曲面基板的方法流程图与各个流程中的曲面基板的剖面(沿A-A剖面线)及上视图。以下将同时搭配图1及图2A-2L进行说明。该具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法包含：
步骤101：形成一光阻层于一曲面基板的表面上。此步骤即为图2A-2C所示，在曲面基板10的内层表面上，形成了光阻层20。
步骤102：以激光直写影像方式于该光阻层上进行曝光，以形成至少一图案。本发明的一较佳实施例中，采用了激光发光二极管(Laser Diode)，激光源的波长介于250-450纳米(nm)，较佳者介于300-450纳米。因此，此激光源即可直接对本发明所采用的光阻层20的材料(负型光阻)进行曝光。此步骤即为图2D-2F所示，运用激光直写影像头30所发射的激光31，直接于光阻层20上进行曝光的动作，以构成图案的曝光部分202与未曝光部分201，如图2E、2F的局部2放大的部分所示。借由激光直写影像技术(LDI)来直接对光阻层20进行局部的曝光，即可达到节省制程程序与达到高分辨率的图案的特殊技术功效。
激光直写影像头30发出的激光束通过准直扩束器后，再经由水平与重直轴扫描振镜聚焦至该光阻层20表面，搭配高速进给的平台，可实现大面积扫描的光阻层20材料表面图案成型制程。激光光斑重叠率将影响其光阻层20表面形貌。影响光斑重叠率的因素包括激光扫描速率、激光脉冲重复频率、激光光斑直径及光斑咬合距离(Bs)。当激光脉冲重复频率越高时，其光斑重叠率越高，且随着进给速度增加其光斑重叠率会降低。
本发明用于提供给该激光直写影像头30的激光源包含传统的固态激光(例如Nd-YAG或Fiber Laser)、气体激光、准分子激光、飞秒激光、皮秒激光、激光发光二极管(LaserDiode)等。其中，激光源的波长介于250-450纳米(nm)，较佳者介于300-450纳米。
本发明的一实施例中，使用近红外光的飞秒激光(Femtosecond laser)可以提高激光图案技术的解析度，且可利用激光直写技术将图案快速直接成型在基板上。
其中，激光直写影像头30的分辨率可介于0.1-100微米(um)之间。换言之，曝光部分202的宽度介于0.1-100微米(um)之间；图案的沟槽21深度介于0.1-100微米(um)之间(即，图案的厚度)。曝光部分202特别的是，在图2A-2L的实施例中，曲面基板10的曲面位置位于两侧，因此，要形成视觉上等宽的曝光部分202，就必须控制在不同位置的曝光部分202之间的间距与曝光部分202本身的宽度(分辨率)。此点，可借由激光直写影像头30的调整性来达成。制作完后的图案如图2E、2F所示。
步骤103：对该光阻层进行显影，以去除该光阻层未被曝光的部分而使该曲面基板的表面上形成具有该至少一图案的该光阻层。如图2G所示，以负型光阻显影液对光阻层20进行显影后，未被曝光的未曝光部分201就会被移除，而留下曝光部分202。而具有至少一图案的光阻层20当中，其中的图案即由曝光部分202所构成。
步骤104：对该曲面基板进行蚀刻，以于该曲面基板的表面上形成该至少一图案。如图2H所示，于光阻层20的沟槽21下，由于其未被光阻层20覆盖，因此，可被蚀刻液所蚀刻。蚀刻液即选择对应于曲面基板10的材质所需的蚀刻液。如玻璃曲面基板、蓝宝石曲面基板、陶瓷曲面基板、塑料曲面基板或高分子复合材料曲面基板对应的蚀刻液都不相同。蚀刻完后，即如图2H所示，曲面基板10上将会形成沟槽11(如图2I所示)，而由沟槽11构成于曲面基板10上的表面凹槽结构。
步骤105：移除该光阻层。移除光阻层20后，即构成图2I所示的状态。整个曲面基板10上，还包含了因沟槽11的形成而构成的表面凹槽结构。沟槽11所构成的表面凹槽结构的图案厚度可介于0.1-100微米(um)之间而沟槽11之间的图案分辨率可介于0.1-100微米(um)之间，较佳者介于0.5-100微米之间，更佳者介于1-100微米之间。
步骤106：于具有该至少一图案的该曲面基板的表面上形成一保护膜。如图2J-2K所示，最后于具有至少一图案的曲面基板10的表面上形成保护膜50，形成的方式可以运用图2J所示的喷涂头40进行保护膜材料41的涂布，或者采用旋转涂布法进行涂布，或者采用其他的方法进行保护膜材料41的涂布。其中，保护膜50可以是一碳化硅薄膜层、一氮化硼薄膜层、一氧化硅薄膜层、一氧化铝薄膜层、一氧化锆薄膜层，或者其他具有高硬度的保护层皆可。涂布后，再进行保护膜材料41的固化(UV光固化、热固化…)，即可完成保护膜50的制作，如图2K所示。最后，即可制作完成如图2L所示的图案结构的曲面基板10。
图2A-2L所示的实施例，是将表面凹槽结构制作于曲面基板10的内表面，其可实现图案化、无须光罩、低成本、图案高分辨率等特殊技术功效。
以下，将说明本发明将表面凹槽结构制作于曲面基板10的外表面的具体实施例，请参考图3A-3L所示。图3A-3F可分别对应于图2A-2L所示的实施例，两者的差异仅在于图3A-3L所示的实施例为将光阻层20形成于曲面基板10的外表面，而图2A-2F所示的实施例为将光阻层20形成于曲面基板10的内表面，其余的技术特征完全相同。因此，以下不再赘述。
由图2A-2L与图3A-3L所示的实施例可知，本发明的表面凹槽结构可制作于曲面基板10的内表面、外表面，或者内表面与外表面皆制作。
此外，曲面基板也可选自下列基板之一：一透明玻璃曲面基板、一透明蓝宝石曲面基板、一透明陶瓷曲面基板、一透明塑料曲面基板与一透明高分子复合材料曲面基板。
由以上实施例可知，本发明的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法所制作的具有表面凹槽结构的曲面基板，包括：一曲面基板，该曲面基板的表面具有至少一个凹槽结构的图案，且该图案的分辨率介于0.1-100微米(um)之间，较佳者介于0.5-100微米之间，更佳者介于1-100微米之间。图案的厚度介于0.1-100微米(um)之间。
虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定的为准。

Claims (20)

1.一种具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，包含：
形成一光阻层于一曲面基板的表面上；
以激光直写影像头发出的激光束通过准直扩束器后，再经由水平与垂直轴扫描振镜聚焦至该光阻层表面并搭配高速进给的平台于该光阻层进行曝光，以形成至少一图案，其中，该激光直写影像头的激光源为飞秒激光，在曝光过程中借由调整激光直写影像头以控制于曲面基板的曲面位置处的曝光部分之间的间距与曝光部分的宽度，而使曲面位置处形成视觉上等宽的曝光部分；
对该光阻层进行显影，以去除该光阻层未被曝光的部分而使该曲面基板的表面上形成具有该至少一图案的该光阻层；
对该曲面基板进行蚀刻，以于该曲面基板的表面上形成该至少一图案；及
移除该光阻层。
2.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，还包括：于具有该至少一图案的该曲面基板的表面上形成一保护膜。
3.如权利要求2所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该保护膜为：一碳化硅薄膜层、一氮化硼薄膜层、一氧化硅薄膜层、一氧化铝薄膜层或一氧化锆薄膜层中的其中一种。
4.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该曲面基板选自下列基板之一：一玻璃曲面基板、一蓝宝石曲面基板、一陶瓷曲面基板、一塑料曲面基板或一高分子复合材料曲面基板。
5.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该曲面基板选自下列基板之一：一透明玻璃曲面基板、一透明蓝宝石曲面基板、一透明陶瓷曲面基板、一透明塑料曲面基板或一透明高分子复合材料曲面基板。
6.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该图案的分辨率介于0.1-100微米之间。
7.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该图案的分辨率介于0.5-100微米之间。
8.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该图案的分辨率介于1-100微米之间。
9.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该图案的厚度介于0.1-100微米之间。
10.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该曲面基板的该表面是该曲面基板的外表面。
11.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该激光源的波长介于250-450纳米之间。
12.如权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法，其特征在于，其中该激光源的波长介于300-450纳米之间。
13.一种运用权利要求1所述的具有表面凹槽结构的曲面基板的制作方法制作的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，包括：一曲面基板，该曲面基板的表面具有至少一个凹槽结构的图案，且该图案的分辨率介于0.1-100微米之间，并且于该曲面基板的曲面位置处形成该图案的沟槽具有不同的宽度及间距，以使该曲面位置处该图案的沟槽于视觉上形成等宽。
14.如权利要求13所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，其中该图案的分辨率介于0.5-100微米之间。
15.如权利要求13所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，其中该图案的分辨率介于1-100微米之间。
16.如权利要求13所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，其中该曲面基板选自下列基板之一：一玻璃曲面基板、一蓝宝石曲面基板、一陶瓷曲面基板、一塑料曲面基板或一高分子复合材料曲面基板。
17.如权利要求13所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，其中该曲面基板选自下列基板之一：一透明玻璃曲面基板、一透明蓝宝石曲面基板、一透明陶瓷曲面基板、一透明塑料曲面基板或一透明高分子复合材料曲面基板。
18.如权利要求13所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，其中该图案的深度介于0.1-100微米之间。
19.如权利要求13所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，还包括：一保护膜，该保护膜形成于具有至少一个凹槽结构的图案的曲面基板的表面上。
20.如权利要求19所述的具有表面凹槽结构的曲面基板，其特征在于，其中该保护膜为：一碳化硅薄膜层、一氮化硼薄膜层、一氧化硅薄膜层、一氧化铝薄膜层或一氧化锆薄膜层中的其中一种。
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