[发明专利]通过大气压力下的原子层沉积(ALD)制造光学膜的方法

说明书

技术领域

本发明一般性涉及薄膜器件和元件，例如电子发光显示器、传感器阵列和其它电子器件、环境阻隔层、光学薄膜层，其中薄膜层通过气相沉积尤其是大气压力下的原子层沉积形成。特别地，本发明涉及可用于电子设备尤其是显示器中用来改善光输出和寿命的薄膜材料层如光学涂层、彩色滤光层和保护薄膜材料层的制造方法。 

背景技术

膜材料用于多种应用。实例包括研究、开发和生产应用，尤其在化合物半导体、显示器、LED、光学元件和眼科设备等领域。薄膜材料也常用于生产用于传感器、平板显示器、微机电系统(MEMS)、微电路、生物医学设备、光学仪器、微波通讯、集成电路和微电子器件的定制涂层和图案化基底。 

光学涂层是置于例如透镜、显示器或传感器的器件或光学元件上的材料薄层，其改变光线反射或透射的路径。一类光学涂层是用于产生反射99％以上入射光的镜面的高反射涂层。另一类光学涂层是抗反射涂层，其减小表面上不必要的反射并且常用于眼镜镜片和摄影镜头。多层抗反射涂层，例如由SiN或者SiN和SiO₂构成的双层抗反射涂层，可用于高效太阳能电池，如Wright等，Double LayerAnti-reflective Coatings for Silicon Solar Cells，2005 IEEE，1237-1240页中所述。这种类型的光学涂层阻挡紫外线同时透射可见光。 

复合光学涂层在一些波长范围内表现为高反射，而在其它波长范围内表现为抗反射，从而允许制造分色薄膜滤光器，例如美国专利No.6,859,323(Gasloli等)中所描述的。 

干涉滤光器是一种反射一个或多个光谱波段并透射其它波段的滤光器，同时其对所关心的所有波长保持接近零的吸收系数。这种滤光器由基底上的多层涂层(通常是介电层或金属层)构成，所述多层涂层具有不同的折射率并且其光谱性质是由于在薄膜边界处 不同波长的入射光和反射光之间发生的波长干涉效应所致。 

干涉滤光器可以用作滤色器并且以阵列形式用作改变和控制反射光和透射光的组成的滤色器阵列，用于显示器、光波导、光开关、照相机机背的光传感器等。美国专利5,999,321(Bradley)中描述了这种多层薄膜滤色器的一个实例，其通过引用并入本文。在电子器件中，滤色器布置成滤色器阵列(CFA)。在传感器例如照相机上使用的传感器中，在全色传感器前方使用CFA以允许探测颜色信号。CFA通常是以一定图案排列的红、绿和蓝色区域的阵列。用于数字式照相机的常规阵列是Bayer图案阵列。通过使用2×2单元来尽可能地不降低每种颜色的分辨率，在三种颜色当中，选择绿色在每个单元中感光两次，因为它是眼睛最敏感的颜色。 

类似的阵列可用于显示器，其中CFA精确叠合在白光像素前方，以允许检视颜色信息。例如，美国专利No.4,877,697(Vollmann等人)描述了一种用于液晶显示器(LED)的阵列，美国专利申请公报No.2007/0123133(Winters)描述了一种用于OLED器件的阵列。 

阵列可以采取多种方法制造，包括喷墨彩墨、利用光刻法将不同颜色的材料以期望方式图案化等。滤色器阵列也可构建成干涉(或分色)滤光器的图案。例如，美国专利No.5,120,622(Hanrahan)描述了一种利用光刻技术的方法，其中沉积两种不同的光刻胶材料层，将其曝光和显影以图案化用于后续沉积介电层的基底，然后利用剥离工艺移除不需要的材料。 

美国专利No.6,342,970(Sperger等)描述了一种生产用于LCD显示器和CCD阵列的介电干涉滤光器系统的方法。根据该方法，利用基底涂层、掩蔽、通过例如光刻工艺、等离子体蚀刻和剥离技术制备不同的滤光元件。