[发明专利]具有可调高尺寸稳定性的柔性印模

说明书

一种柔性印模，包括至少三层，具有浮凸区域(203B)的作为纹理层(203)的上层、增强层(202)和保护层(201)，其特征在于，增强层(202)具有10ppm/℃或更低的热膨胀系数，10GPa‑200GPa的杨氏模量，300μm以下的层厚度，以及至少覆盖浮凸区域(203B)的区域。

本发明涉及通过用尺寸稳定的柔性印模(stamp)将印花漆(imprinting lacquer)印到独立的(discrete)基底上，然后固化印花漆，导致该独立基底上的附加功能纹理化层而使独立的基底如显示器、照明或太阳能面板纹理化的方法和材料。该附加层的功能尤其可以从光控制层到疏水层、装饰用途、在生物传感器中使用或用作抗蚀剂而变化。

在基底上使用功能纹理化层是一个重要的专题。此类层的智能使用可以提高性能、降低成本或改善包含所述印花基底的产品的视觉外观。例如，在显示器中使用扩散层，从而可以使用更薄的LED背光概念，并从侧面照亮显示器。其他新的高科技可能性是将功能纹理化层集成到太阳能面板中以提高其效率，或者集成到有机发光二极管(OLED)照明面板中以提取更多的光。

可以通过使用印花石印术(imprint lithography)来制造功能纹理化层。在这种情况下，基底或模具或两者都涂有漆料(树脂或抗蚀剂)。在将模具压在基底上(其间具有漆料)之后，将纹理化漆料固化成固相。固化方法可以是热或UV光照射。早在1978年，美国专利4,128,369中就提到了该技术。Chou在1995年进行了进一步的开创性工作。他证明，通过使用刚性印模，小于25nm的纹理可以在高通量批量生产中得到复制(美国专利5,772,905)，或文章Stephen Y.Chou,Peter R.Krauss,Preston J.Renstrom(Appl.Phys.Lett.67(1995)3114–3116)。后来，证明了使用辊在刚性模具或弯曲的薄金属板上施加压力以复制纹理(文章Hua Tan,Andrew Gilbertson,Stephen Y.Chou,J.Vac.Sci.Technol.,B 16(1998)3926–3928)。

许多机构和公司继续进行这项工作，从而产生了不同的技术。

在半导体工业中，如美国专利6,334,960，美国专利申请2004/0065976和美国专利8,432,548中所述，通过使用刚性印模结合转移工艺、材料和精确定位来进行板对板印花。

辊对辊印花技术使用纹理化辊与柔性基底相结合，以连续的方法对箔或膜进行纹理化，例如美国专利8,027,086中所述。

首先提到的板对板技术设计用于在均匀的平的晶片上具有高位置精度的小纹理(分辨率小于100nm)的精确、晶片级印花。但是，如中国专利申请CN 103235483中所述，该技术很难扩展到更大的区域。

通过使用辊对辊技术，可以以高生产速度连续制造纹理化箔。这些箔可用作柔性应用的基底，或可以层压到刚性基底上。然而，后者要付出额外的中间粘合层成本，以将纹理化箔粘合到刚性基底或产品上。因此，正在开发第三项新技术：直接辊对板印花。因此，将功能纹理化层直接施加在独立的基底上，而没有厚度为数十至数百微米的中间厚粘合层。在这样的工艺中，或者使用纹理化辊，如法国专利2,893,610中示例的，或者使用可移除的柔性印模，如美国专利7,824,516中所公开的。

在辊对板复制工艺中使用柔性印模具有多个优点。材料和制造工艺具有成本效益。此外，可以容易地更换柔性印模。使用柔性印模也有缺点。最重要的缺点是基于聚合物的柔性印模的横向尺寸稳定性有限。如果设备内部或加工过程中的温度、湿度或张力发生变化，则柔性印模会膨胀或收缩。对于大多数应用，柔性印模的膨胀系数与所用的基底不同。在大多数情况下，基底是独立且刚性的金属、聚合物、硅或玻璃板。因此，在印花工艺之后，变化的温度或湿度水平会导致在基底上印花纹理的横向尺寸不同。在这种情况下，光学特性会发生变化，或者纹理会相对于后处理步骤中应用的在下面的结构或图案放置在错误的位置。对于许多应用，仅允许非常有限的横向尺寸变化，例如在1米上只有几微米。