结构化叠层转印膜和方法

结构化叠层转印膜和方法
【专利摘要】本发明公开了将结构化层转印到受体基板的叠层转印膜以及方法。所述转印膜包括具有可剥离表面的载体基板、被施加到所述载体基板的可剥离表面、并且具有非平面结构化表面的牺牲模板层以及被施加到所述牺牲模板层的非平面结构化表面的热稳定的回填层。所述牺牲模板层能够从所述回填层去除(诸如，经由热解)，同时基本上完整地保留所述回填层的结构化表面。
【专利说明】结构化叠层转印膜和方法

【背景技术】
[0001] 玻璃基板上的纳米结构和微观结构用于显示、照明和太阳能装置中的多种应用。 在显示装置中，所述结构可用于光提取或光分布。在照明装置中，所述结构可用于光提取、 光分布和装饰效果。在光伏器件中，所述结构可用于太阳能聚集和减反射。在大的玻璃基 板上图案化或换句话讲形成纳米结构和微观结构可能困难且成本效益不高。因此，需要以 成本效益高的方式在连续载体膜上制造纳米结构和微观结构，然后使用该膜将所述结构转 印或换句话讲赋予到玻璃基板或其它永久受体基板上。


【发明内容】

[0002] 符合本发明的第一叠层转印膜可用于转印开放面结构化层。该转印膜包括具有可 剥离表面的载体基板、被施加到所述载体基板的可剥离表面、并且具有非平面结构化表面 的牺牲模板层以及被施加到所述牺牲模板层的非平面结构化表面的热稳定的回填层。所述 牺牲模板层能够从所述回填层去除，同时基本上完整地保留所述回填层的结构化表面。
[0003] 符合本发明的第二叠层转印膜可用于转印嵌入式结构化层。该转印膜包括具有可 剥离表面的载体基板、被施加到所述载体基板的可剥离表面的牺牲可剥离层、被施加到所 述牺牲可剥离层的顶层以及被施加到所述顶层的回填层，在所述顶层与回填层之间形成结 构化界面。所述牺牲可剥离层能够从所述顶层去除，同时基本上完整地保留所述回填层和 所述顶层。
[0004] 符合本发明的第三叠层转印膜可用于在不使用载体基板的情况下转印结构化层。 该转印膜包括具有非平面结构化表面的牺牲聚合物层以及被施加到所述牺牲聚合物层的 非平面结构化表面的热稳定的回填层。所述回填层具有与所述牺牲聚合物层的非平面结构 化表面对应的结构化表面。所述牺牲聚合物层能够被干净地烘除，同时基本上完整地保留 所述回填层的结构化表面。

【专利附图】

【附图说明】
[0005] 附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合【具体实施方式】阐 明本发明的优点和原理。在这些附图中，
[0006] 图1是将开放面纳米结构转印到受体的转印膜和方法的示意图；
[0007] 图2是在不使用衬片或载体基板的情况下将纳米结构转印到受体的转印膜和方 法的示意图；
[0008] 图3是将嵌入式纳米结构转印到受体的转印膜和方法的示意图；
[0009] 图4是在玻璃基板上带有纳米结构的底发射AMOLED的示意图；
[0010] 图5是在平整化层上带有纳米结构的底发射AMOLED的示意图；
[0011] 图6是在平整化层上带有纳米结构的顶发射AMOLED的示意图；
[0012] 图7是将纳米结构化抗蚀剂层转印到受体基板，然后蚀刻基板的转印膜和方法的 示意图；
[0013] 图8是经由挤出复制制备结构化叠层转印膜的方法的示意图；
[0014] 图9A是带有纳米结构的底发射OLED固态照明装置的示意图；
[0015] 图9B是带有纳米结构的底发射OLED固态照明装置的示意图；
[0016] 图10是带有纳米结构的顶发射OLED固态照明装置的示意图；
[0017] 图11是在两个主表面上均带有叠层转印膜的底发射OLED固态照明基板的示意 图；
[0018] 图12是在两个主表面上均带有结构的底发射OLED固态照明基板的不意图；
[0019] 图13是卷筒形式的柔性玻璃叠层基板组件的示意图；
[0020] 图14是在两个主表面上均带有结构的柔性玻璃基板的示意图；
[0021] 图15A是在玻璃基板上带有纳米结构的顶发射AMOLED的示意图；
[0022] 图15B是在玻璃基板上带有纳米结构的顶发射OLED固态照明装置的示意图；
[0023] 图16是来自实例2的纳米结构化玻璃表面的侧截面图像；
[0024] 图17是来自实例4的纳米结构化玻璃表面的侧截面图像；以及
[0025] 图18是来自实例5的纳米结构化玻璃表面的侧截面图像。

【具体实施方式】
[0026] 描述了结构化叠层转印膜和方法，其能够利用叠层和烘除步骤制造结构化固体表 面。所述方法涉及热塑性复制（热压印）牺牲膜、层或涂层以便形成结构化牺牲层，利用热 稳定材料将牺牲层基本上平面化，将涂布的膜叠层到热稳定受体基板，以及热解或燃烧牺 牲层。
[0027] 图1是将开放面纳米结构转印到受体的转印膜和方法的示意图。该转印膜包括具 有可剥离表面的衬片（载体基板）10,在该可剥离表面上带有牺牲模板层12。对该膜进行 压印以在牺牲模板层12上生成结构化表面14 (步骤13)。利用回填层16将牺牲模板层基 本上平面化（步骤15)。将该膜叠层到受体基板18并去除衬片10 (步骤17)。作为步骤17 的一部分，可将任选的粘合增进层11施加到回填层16或受体基板18。将牺牲模板层12干 净地烘除或换句话讲能够被去除，保留在回填层16上基本上完整的并且与结构化表面14 对应的结构化表面20 (步骤19)。然后可利用平面化层22将结构化层平面化（步骤21)。
[0028] 图2是在不使用衬片或载体基板的情况下将纳米结构转印到受体的转印膜和方 法的示意图。该转印膜包括牺牲聚合物层30,该牺牲聚合物层被复制以形成结构化表面 34 (步骤31)。利用回填层36将结构化表面34基本上平面化（步骤35)。将该膜叠层到受 体基板38。作为步骤37的一部分，可将任选的粘合增进层39施加到回填层36或受体基板 38。将牺牲聚合物层30干净地烘除，保留在回填层36上基本上完整的结构化表面34 (步 骤 37)。
[0029] 图3是将嵌入式纳米结构转印到受体的转印膜和方法的示意图。该转印膜包括具 有可剥离表面的衬片（载体基板）40,在该可剥离表面上带有牺牲可剥离层42。利用具有 结构化表面46的顶层44复制该膜（步骤43)。利用回填层48将层44基本上平面化（步 骤47)。作为步骤47的一部分，可将任选的粘合增进层50施加到回填层48或受体基板52。 将该膜叠层到受体基板52并去除衬片40,导致牺牲可剥离层42的内聚或界面失效（步骤 51)。将顶层44上的牺牲可剥离层42的剩余部分干净地烘除或换句话讲能够被去除，保留 在顶层44和回填层48之间基本上完整的结构化表面46 (步骤53)。
[0030] 图1_图3中所示的转印膜可用于将纳米结构转印到有源矩阵OLED (AMOLED)背板 或OLED固态照明元件基板上。这些纳米结构可增强从OLED装置的光提取，改变装置的光 分布图案，或两者。
[0031] 图4是在玻璃基板上带有纳米结构的底发射AMOLED的示意图。图4中的AMOLED 包括如所示布置的以下部件：顶电极58 ;OLED层59 ;像素限定层60 ;底电极62 ;通路64 ;高 折射率像素电路平面化层66 ;高折射率结构化平整化层68 ;低折射率结构化层70 ;像素电 路72 ;以及支撑体74(诸如，玻璃）。可在利用上述转印膜中的一个制造 AMOLED背板期间 对结构化层70 (以及任选地，68)进行转印。层66可利用填充有纳米颗粒的材料来实现， 其中纳米颗粒用于增加层66的折射率。填充有高折射率无机材料（例如，尺寸介于4nm至 20nm之间的非散射纳米颗粒）的聚合物的示例在美国专利No. 6, 329, 058中有所描述。利 用这种填充有纳米颗粒的材料，层66可具有例如大于1. 7的折射率或者在本文所述的示例 性范围内的折射率。
[0032] 图5是在平整化层上带有纳米结构的底发射AMOLED的一部分的示意图。图5中 的AMOLED包括如所示布置的以下部件：顶电极78 ;OLED层79 ;像素限定层80 ;底电极82 ; 高折射率纳米结构化平整化层84 ;低折射率纳米结构化层86 ;通路88 ;像素电路平面化层 90 ;像素电路92 ;以及支撑体94(诸如，玻璃）。可在利用上述转印膜中的一个制造 AMOLED 背板期间对纳米结构化层86(以及任选地，84)进行转印。平面化层84是任选的，因为用于 电极82的材料可用于将纳米结构化层86平面化。
[0033] 图6是在平整化层上带有纳米结构的顶发射AMOLED的一部分的示意图。图6中 的AMOLED包括如所示布置的以下部件：透明顶电极98 ;0LED层99 ;像素限定层100 ;反射 底电极102 ;纳米结构化层104 ;通路106 ;平面化层108 ;像素电路110 ;以及支撑体112 (诸 如，玻璃）。可在利用上述转印膜中的一个制造 AMOLED背板期间对纳米结构化层104进行 转印。
[0034] 图7是将纳米结构化抗蚀剂层转印到受体基板，然后蚀刻基板的转印膜和方法的 示意图。该转印膜包括具有可剥离表面的衬片（载体基板）114,在该可剥离表面上带有牺 牲模板层116。对该膜进行压印以在牺牲模板层116上生成结构化表面118 (步骤115)。利 用回填层120将牺牲模板层平面化（步骤117)。将该膜叠层到受体基板124并去除衬片 114 (步骤119)。作为步骤119的一部分，可将任选的粘合增进层122施加到回填层120或 受体基板124。将牺牲模板层116干净地烘除或换句话讲能够被去除，保留在回填层120上 基本上完整的并且与结构化表面118对应的结构化表面（步骤121)。执行穿透蚀刻工艺以 去除在结构之间的区域126中的那部分回填层120 (步骤123)。然后执行受体基板蚀刻工 艺，得到受体基板124上的结构化表面128 (步骤125)。去除结构化受体基板上的残余抗蚀 剂的任选剥除步骤未示出。
[0035] 图8是经由挤出复制制备结构化叠层转印膜的方法的示意图。在该方法中挤出模 头130通过进料管132接收载体基板（衬片）材料，通过进料管134接收牺牲模板材料。 挤出的材料包括载体基板层142和牺牲模板层144。挤出的层被送入压料辊136与模具辊 138之间，该模具辊将结构赋予到牺牲模板层144上。剥去辊140用于将转印膜从模具辊 138取下。共挤出的方法在美国专利No. 7, 604, 381中有所描述。
[0036] 图9A是带有纳米结构的底发射OLED固态照明装置的示意图。图9中的OLED装 置包括如所示布置的以下部件：顶部反射电极143 ;0LED层145 ;像素限定层146 ;透明底电 极148 ;平面化层150 ;结构化回填层152 ;以及基板154 (诸如，玻璃）。可在利用上述转印 膜中的一个制造 OLED装置期间对结构化回填层152进行转印。透明电极148可利用例如 ITO来实现。平面化层150是任选的，因为如图9B所示，ITO材料可用于将回填层152平面 化。
[0037] 图10是带有纳米结构的顶发射OLED固态照明装置的示意图。图10中的OLED装 置包括如所示布置的以下部件：透明顶电极155 ;0LED层157 ;电极限定层156 ;底部反射电 极159 ;纳米结构化层158 ;以及基板160 (诸如，玻璃）。可在利用上述转印膜中的一个制 造 OLED装置期间对纳米结构化层158进行转印。
[0038] 图11是在两个主表面上均带有叠层转印膜的底发射OLED固态照明基板的示意 图。图11中的带有转印膜的OLED装置包括基板172 (诸如，玻璃），该基板在一侧具有第一 层合体162,在相对侧具有任选的第二层合体164。第一层合体162包括如所示布置的以下 部件：载体膜166 ;牺牲模板层168 ;以及回填层170。第二层合体164包括如所示布置的以 下部件：载体膜178 ;牺牲模板层176 ;以及回填层174。
[0039] 图12是在去除载体膜166和178以及牺牲模板层168和176之后，图11的在两 个主表面上均带有结构的底发射OLED固态照明基板的示意图。这些层可利用上述方法来 去除。在去除牺牲模板层168之后，可在回填层170上施加平面化层180。
[0040] 图13是卷筒形式的柔性玻璃叠层基板组件182的示意图。组件182包括柔性基板 194 (诸如，柔性玻璃），该柔性基板在一侧具有第一层合体184,在相对侧具有任选的第二 层合体186。第一层合体184包括如所示布置的以下部件：载体膜188 ;牺牲模板层190 ;以 及回填层192。第二层合体186包括如所示布置的以下部件：载体膜200 ;牺牲模板层198 ; 以及回填层196。
[0041] 图14是在两个主表面上均带有结构的柔性玻璃基板组件202的示意图。组件202 包括如所示布置的以下部件：平面化层204 ;回填层206 ;柔性基板208 (诸如，柔性玻璃）； 以及回填层210。组件202可通过（例如）利用上述方法去除图13的叠层组件182的载体 膜和牺牲模板层，之后施加平面化层204,然后使组件返回成卷筒形式来产生。
[0042] 图11-图14所示的基板和组件可仅包括内部结构，仅包括外部结构，或者包括内 部结构和外部结构二者。
[0043] 图15A是在玻璃基板上带有纳米结构的顶发射AMOLED的示意图。在经由具有 高折射率的耦合粘合剂完成背板、OLED制造和阴极沉积工艺之后，将玻璃上的此类纳米结 构施加到顶发射AMOLED上。图15A中的OLED装置包括如所示布置的以下部件：阻隔基 板210 (诸如，玻璃）；回填层212 ;任选的平面化层214 ;光学耦合层216 ;透明顶电极218 ; OLED层220 ;像素限定层222 ;反射底电极224 ;通路226 ;平面化层228 ;像素电路230 ;以 及支撑基板232 (诸如，玻璃）。
[0044] 图15B是在玻璃基板上带有纳米结构的顶发射OLED固态照明装置的示意图。图 15B中的OLED装置包括如所示布置的以下部件：阻隔基板234 (诸如，玻璃）；回填层236 ; 任选的平面化层238 ;光学耦合层240 ;透明顶电极242 ;0LED层244 ;电极限定层246 ;反射 底电极248 ;以及支撑基板250 (诸如，玻璃）。
[0045] 在AMOLED和OLED照明显示器和元件中，调节每个光学透明层的位置和折射率以 便优化装置的性能。内部提取结构被定位在装置叠堆内，使得结构下面的一个或多个层的 折射率与结构化回填层的折射率匹配，结构上面的一个或多个层的折射率与结构化平面化 层的折射率匹配。
[0046] 图4和图5示出AMOLED背板内的内部提取结构的两个可能位置。在图4中，回填 层70被定位在玻璃基板74的顶部。回填层的折射率与玻璃基板的折射率匹配。平面化层 68被定位在像素电路平面化层66和底电极62下面。平面化层68、像素电路平面化层66 和底电极62的折射率全部相似。在图5中，回填层被定位在像素电路平面化层90的顶部。 回填层86的折射率与像素电路平面化层90的折射率匹配。平面化层84被定位在底电极 82下面。平面化层84的折射率小于或等于底电极82的折射率。
[0047] 顶发射配置中的AMOLED具有归因于装置底部的金属电极中的表面等离子体的附 加损耗机制。所述损耗可通过金属电极的波纹来减轻（S. -Y. Nien等人，Appl. Phys. Lett. (应用物理学快报）93, 2009, 103304)。图6示出了被设计成利用具有平滑的正弦轮廓的 纳米波纹形阴极来提高效率的顶发射AMOLED背板。利用本文所述的叠层转印工艺来创建 纳米结构。开放面纳米结构104被定位在像素电路平面化层108的顶部。薄金属电极102 适形地（例如，经由真空蒸发）沉积在开放面纳米结构104上。该方法还可应用于顶发射 OLED固态照明元件。图6示出了在底电极下方具有波纹形结构的此类元件。对于完全顶发 射OLED或AM0LED，波纹形纳米结构可为不透明的。对于部分顶发射OLED或AM0LED，纳米 结构应该在发射波长为基本上透明的。
[0048] OLED内部提取结构的另一用途是控制或改变装置的光分布图案。在OLED光学叠 堆中缺少微腔的OLED可以是光分布图案平滑且均匀地分布于半球上的朗伯发射器。市售 AMOLED显示器的光分布图案通常表现出光学叠堆中的微腔的特性。这些特性包括较窄且较 不均匀的角光分布和显著的角颜色变化。对于OLED显示器，可能可取的是使用本文所述的 方法利用纳米结构来调节光分布。纳米结构可用于改善光提取，使发射的光重新分布，或两 者。
[0049] 结构还可用在OLED基板的外表面上，以将光提取到捕获在基板全内反射模中的 空气中。外部提取结构可以是微透镜阵列、微菲涅尔阵列或者其它折射、衍射或混合光学元 件。
[0050] 在AMOLED应用中，转印的纳米结构化层的光学特性以及与纳米结构交界并且提 供纳米结构与AMOLED光导模的光学耦合的层的光学特性是关键性的。需要选择材料以使 得它们在感兴趣的光谱范围上的相应折射率（I^n 2)、透射光谱和光散射特性提供期望的光 学效果。例如，可能可取的是纳米结构以及与纳米结构和AMOLED交界的所有层为光学透明 的（％T>90)。还可能可取的是折射率化和!^显著不同以便生成期望的光学效果。例如， 折射率失配〇 11与1!2之差，称作八11)优选大于或等于〇.3、0.4、0.5或1.0。当使用折射 率失配来增强光提取时，越大的失配往往会提供越大的光提取，因此是优选的，如美国专利 No. 8, 179, 034 中所述。
[0051] 在一个示例中，转印的纳米结构的折射率!^可与纳米结构所施加至的基板的折射 率匹配Oi 1S 1. 5)，而与纳米结构交界并将它耦合到OLED叠堆的层的折射率在OLED叠堆 材料通常所显示的折射率值的范围内（n2~ 1.7-2. 0)。
[0052] 在其它示例中，可针对特定应用考虑并设计Δη的值，使得Λ η优选在0. 1至I. 5 的范围内。
[0053] 在其它示例中，可针对特定应用考虑并设计化与η 2之比（Ii1Ai2)的值，使得Ii1Ai 2 优选在1.05至1.9的范围内。
[0054] 术语"折射率匹配"表示Δη优选小于0. 1，或者小于0. 01或0. 001，这取决于期 望的应用。
[0055] 另外，转印的层可提供光学、机械或物理功能。例如，转印的层可在直接蚀刻玻璃 或晶片受体基板的工艺中充当物理抗蚀剂或者反应性离子蚀刻掩模。在这种情况下，叠层 转印工艺之后是去除残余层（也称为"基体"）的穿透蚀刻以及玻璃的湿化学或干法蚀刻 (如下所述）。
[0056] 在典型的湿化学蚀刻工艺中，带有图案化光致抗蚀剂的基板被浸入选择性地降解 基板的化学制剂中。在含硅的基板上，该化学制剂通常是用氟化铵（NH 4F)缓冲的氢氟酸 (HF)，因为与通常用作光致抗蚀剂的聚合物相比，高反应性氟离子使硅更快降解。在用硫酸 蚀刻并去除光致抗蚀剂之后，图案化光致抗蚀剂的反转复制品被留在基板上。
[0057] 在标准干法蚀刻工艺中，高能离子等离子体在称作反应离子蚀刻（RIE)的工艺中 利用电磁场被朝着基板加速。高能离子可化学反应并使聚合物膜挥发，并且还可经由溅射 机制传递它们的动能以物理地去除材料。由于RIE中的离子轰击的定向实质，与湿化学蚀 刻剂相比，RIE工艺生成更各向异性的蚀刻轮廓。
[0058] 氧等离子体RIE工艺中的聚合物的蚀刻速率关键取决于聚合物中的碳和氧含量。 所谓的"Ohnishi参数"量化了蚀刻速率（R rtdl)，如Rrtc;h°c N/N所给出的，其中N等于单 体单元中的原子的总数，Nc是单体中的碳原子的数量，N ^是单体中的氧原子的数量。因此， 一般而言，在氧等离子体RIE下，具有高碳含量的光致抗蚀剂与具有高氧含量的光致抗蚀 剂相比充当更好的蚀刻掩模。对于干法蚀刻图案化工艺，具有高Ohnishi参数的叠层转印 纳米结构将是可取的。
[0059] -般而言，Ohnishi参数越低，抗蚀能力越高。例如，高碳含量聚合物（诸如，聚 (羟基苯乙烯））具有2.5,而含氧聚合物（诸如，聚（甲基丙烯酸甲酯））具有R rtdl 值?5. 0。对于图案蚀刻掩模材料的创建，小于2. 5的Rrtdl值是高度可取的。存在于聚（羟 基苯乙稀）中的碳环结构还有助于其高抗蚀能力。
[0060] 还可将其它元素包含到图案化的转印层中，例如硅和铁，这些元素在暴露于氧等 离子体RIE时可被转换为其相应的氧化物。在形成氧化物层之后，其蚀刻速率由氧化物生 长与通过离子溅射进行的氧化物去除之间的竞争来确定。在氧等离子体下，这些氧化物的 蚀刻可比典型有机聚合物慢四十倍。为了蚀刻含硅基板，通常使用利用氟化气体（诸如， SF6、CF^ CHF3/Ar)的RIE蚀刻，其常常使基板和含氧化物抗蚀剂二者按照大约相同的速率 降解。这限制了蚀刻深度以及高长宽比图案化特征在基板中的后续创建。因此，对于使用 干法蚀刻工艺的图案转印，沉积高长宽比含硅材料的容易方法是高度可取的。
[0061] 利用叠层转印工艺，可使用纳米结构化牺牲模板层内侧的平面化回填作为光刻蚀 刻掩模。在氧等离子体下牺牲模板层远比回填层更快地蚀刻，因为大多数热塑性塑料是具 有尚Ohnishi参数的有机聚合物。例如，实例中所识别的聚碳酸丙條醋基材料具有13左右 的Ohnishi参数，对应回填可为玻璃状材料。因此，一旦叠层转印完成，就可使用氧等离子 体利用干法蚀刻工艺干净地去除牺牲聚合物模板。含硅蚀刻掩模应该保持大体不受该工艺 的影响，或者将转化为氧化硅。最后，如果期望的话，可通过在所有牺牲聚合物均被去除之 后利用相同或不同的蚀刻气体化学制剂继续蚀刻工艺来在基板中创建图案。向基板中的图 案转印可继续，直至所有转印的含硅蚀刻掩模被破坏以创建高长宽比纳米结构。蚀刻到基 板中的图案将等同于原始纳米结构化牺牲模板层的图案。
[0062] 叠层转印腊的应用
[0063] 本文所述的叠层转印膜可用于多种目的。例如，叠层转印膜可用于如上所述转印 OLED装置中的结构化层。
[0064] 叠层转印膜的另一示例性应用是用于将自由空间数字光学元件（包括微菲涅 耳元件、衍射光学元件、全息光学元件以及B. C. Kress、P. Meyrueis在"Applied Digital Optics"（《应用数字光学》，Wiley，2009)第2章中描述的其它数字光学器件）图案化在 显示器玻璃、光伏玻璃元件、LED晶片、硅晶片、蓝宝石晶片、建筑玻璃或其它高温稳定基板 (表示基板在去除牺牲层所需的温度范围内稳定）的内表面或外表面上。
[0065] 叠层转印膜还可用于在玻璃表面上生成装饰效果。例如，可能可取的是赋予装饰 晶面的表面以彩虹色。具体地讲，玻璃结构可用在功能性应用和装饰性应用二者中，诸如运 输玻璃、建筑玻璃、玻璃餐具、艺术品、显示标牌、餐具以及珠宝或其它饰品。另外，可在这些 玻璃结构上施加涂层。这种任选的涂层可相对薄，以避免给玻璃结构特性带来不利影响。此 类涂层的示例包括亲水性涂层、疏水性涂层、保护性涂层、减反射涂层等。
[0066] 材料
[0067] 用于将固体光学表面图案化的结构化转印膜的制造主要需要四类材料：载体膜、 受体基板、可调折射率的热稳定回填和平面化材料、以及低灰分分解的牺牲材料（是热塑 性或光敏聚合物）。
[0068] 裁体腊
[0069] 衬片或载体基板可利用为其它层提供机械支撑的热稳定柔性膜来实现。衬片具有 可剥离表面（表示衬片允许施加到可剥离表面的材料剥离）。载体基板应该在70°C以上 (或者另选地，120°C以上）热稳定，而不会给牺牲层或回填层带来不利影响。载体膜的一个 示例是聚对苯二甲酸乙二酯（PET)。
[0070] #体基板
[0071] 受体基板的示例包括玻璃，诸如显示器母玻璃、照明母玻璃、建筑玻璃、压延玻璃 和柔性玻璃。柔性压延玻璃的示例是购自康宁公司（Corning Incorporated)的WILLOW玻 璃产品。受体基板的其它示例包括金属（诸如，金属薄片和箔）。受体基板的其它示例包括 蓝宝石、硅、二氧化硅和碳化硅。
[0072] 受体基板的另一示例包括支撑晶片上的半导体材料。这些受体基板的尺寸超出半 导体晶片母模板的尺寸。目前，制备的最大晶片具有300mm的尺寸。利用本文所述的方法制 备的叠层转印膜可被制成具有大于IOOOmrn的横向尺寸和几百米的卷长度。可利用卷对卷 处理与圆柱体母模板的组合来实现大尺寸。具有这些尺寸的膜可用于将纳米结构赋予整个 大的数字显示器（例如，55英寸对角AMOLED HDTV，尺寸为52英寸宽X 31. 4英寸高）上。
[0073] 任选地，受体基板可在叠层转印膜所施加至的受体基板的一侧包括缓冲层。缓 冲层的示例在美国专利No. 6, 396, 079中有所描述。一种类型的缓冲层是SiCV薄层，如 K. Kondoh 等人在"J. of Non-Crystalline Solids"（《非晶固体》，178(1994) 189-198) 和T-K. Kim等人在"Mat. Res. Soc. Symp. Proc. "（《材料研宄学会会议论文集》，卷 448(1997)419-423)中所述。
[0074] 本文所述的转印工艺的特定优点是能够将结构赋予具有大表面的受体表面（诸 如，显示器母玻璃或建筑玻璃）。这些受体基板的尺寸超过半导体晶片母模板的尺寸。可利 用卷对卷处理与圆柱体母模板的组合来实现大尺寸的叠层转印膜。
[0075] 辆种材料
[0076] 牺牲层是能够被烘除或换句话讲去除同时基本上完整地保留相邻层（包括结构 化表面）的材料。例如，相邻层包括具有结构化表面的回填层或者结构化表面介于其之间 的两个层。例如，根据转印膜的构造，牺牲层包括牺牲模板层、牺牲可剥离层、牺牲聚合物层 或牺牲分型层。
[0077] 牺牲层的结构化表面可通过例如压印、复制工艺、挤出、浇铸或表面结构化来形 成。结构化表面可包括纳米结构、微观结构或分层结构。纳米结构包括至少一个尺寸（例 如，高度、宽度或长度）小于或等于两微米的特征。微观结构包括至少一个尺寸（例如，高 度、宽度或长度）小于或等于一毫米的特征。分层结构是纳米结构和微观结构的组合。
[0078] 可用于牺牲层（牺牲模板层、牺牲可剥离层、牺牲聚合物层或牺牲分型层）的 材料包括聚乙烯醇（PVA)、乙基纤维素、甲基纤维素、聚降冰片烯、聚（甲基丙烯酸甲酯） (PMMA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚碳酸环己烯酯、聚碳酸环己烯亚丙酯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸亚 丙醋和其它脂族聚碳酸醋以及 R.E. Mistier、E.R. Twiname 在 "Tape Casting:Theory and Practice"（《流延成型：理论与实践》，American Ceramic Society，2000)第2章第2· 4段 "Binders"（粘结剂）中所描述的其它材料。这些材料有许多商业来源，其中几个包括在下 表1中。这些材料通常容易通过溶解或者经由热解或燃烧的热分解而去除。热加热通常是 许多制造工艺的一部分，因此牺牲材料的去除可在现有加热步骤期间实现。因此，经由热解 或燃烧的热分解是更优选的去除方法。
[0079] 存在牺牲材料中优选的若干特性。材料应该能够经由挤出、刮刀涂布、溶剂涂布、 浇铸和固化、或者其它典型的涂布方法被涂布到基板上。优选的是，材料在室温下为固体， 但具有足够低的T g以使得其能够通过受热工具来压印。因此，优选的是牺牲材料的T g高于 25 °C，更优选地高于40 °C，最优选地高于90 °C。牺牲材料能够被压印也是优选的材料特性。
[0080] 牺牲材料所期望的另一材料特性是其分解温度高于回填材料的固化温度。一旦回 填材料固化，就永久性地形成结构，并且可经由上面所列任一方法来去除牺牲模板层。低灰 或低总残余地热分解的材料优于具有较高残余的那些材料。留在基板上的残余可能不利地 影响最终产品的诸如透明度或颜色的光学特性。由于期望使最终产品的这些特性的任何改 变最小化，所以小于IOOOppm的残余水平是优选的。小于500ppm的残余水平是更优选的， 50ppm以下的残余水平是最优选的。
[0081] 术语"干净地烘除"表示牺牲层可通过热解或燃烧被去除，而不会保留大量的残余 物质（诸如，灰）。上面提供了优选残余水平的示例，但是可根据具体应用使用不同的残余 水平。
[0082]

【权利要求】
1. 一种用于转印结构化层的叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 载体基板，所述载体基板具有可剥离表面； 牺牲模板层，所述牺牲模板层具有施加到所述载体基板的可剥离表面的第一表面、并 且具有与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第二表面包括非平面结构化表面；W及 热稳定的回填层，所述回填层被施加到所述牺牲模板层的第二表面，其中所述回填层 具有与所述牺牲模板层的非平面结构化表面对应并施加到所述牺牲模板层的非平面结构 化表面的结构化表面， 其中所述牺牲模板层能够从所述回填层去除，同时基本上完整地保留所述回填层的结 构化表面。
2. 根据权利要求1所述的叠层转印膜，其中所述载体基板为热稳定的。
3. 根据权利要求1所述的叠层转印膜，其中所述回填层是平整化层。
4. 根据权利要求1所述的叠层转印膜，其中所述回填层包括两种不同材料的双层。
5. 根据权利要求4所述的叠层转印膜，其中所述双层中的一个包括粘合增进层。
6. -种用于转印嵌入式结构化层的叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 载体基板，所述载体基板具有可剥离表面； 牺牲可剥离层，所述牺牲可剥离层具有施加到所述载体基板的可剥离表面的第一表 面、并且具有与所述第一表面相对的第二表面； 顶层，所述顶层被施加到所述牺牲可剥离层的第二表面、并且在所述顶层的与所述牺 牲可剥离层相背的一侧上具有非平面结构化表面；W及 回填层，所述回填层被施加到所述顶层的非平面结构化表面，从而在所述顶层与所述 回填层之间形成结构化界面， 其中所述牺牲可剥离层能够从所述顶层去除，同时基本上完整地保留所述回填层和所 述顶层。
7. 根据权利要求6所述的叠层转印膜，其中所述牺牲可剥离层包括分型层。
8. 根据权利要求6所述的叠层转印膜，其中所述载体基板是热稳定的。
9. 根据权利要求6所述的叠层转印膜，其中所述回填层是平整化层。
10. 根据权利要求6所述的叠层转印膜，其中所述回填层包括两种不同材料的双层。
11. 根据权利要求10所述的叠层转印膜，其中所述双层中的一个包括粘合增进层。
12. 根据权利要求6所述的叠层转印膜，其中所述顶层具有比所述回填层更高的折射 率。
13. -种用于转印结构化层的叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 牺牲聚合物层，所述牺牲聚合物层具有非平面结构化表面；W及 热稳定的回填层，所述回填层被施加到所述牺牲聚合物层的非平面结构化表面，其中 所述回填层具有与所述牺牲聚合物层的非平面结构化表面对应的结构化表面， 其中所述牺牲聚合物层能够被干净地烘除，同时基本上完整地保留所述回填层的结构 化表面。
14. 根据权利要求13所述的叠层转印膜，其中所述回填层是平整化层。
15. 根据权利要求13所述的叠层转印膜，其中所述回填层包括两种不同材料的双层。
16. 根据权利要求15所述的叠层转印膜，其中所述双层中的一个包括粘合增进层。
17. 根据权利要求13所述的叠层转印膜，其中所述牺牲聚合物层包括可紫外线固化的 材料。
18. -种将结构化层转印到永久受体的方法，所述方法包括W下步骤： 提供叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 载体基板，所述载体基板具有可剥离表面； 牺牲模板层，所述牺牲模板层具有施加到所述载体基板的可剥离表面的第一表面、并 且具有与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第二表面包括非平面结构化表面；W及 热稳定的回填层，所述回填层被施加到所述牺牲模板层的第二表面，其中所述回填层 具有与所述牺牲模板层的非平面结构化表面对应并施加到所述牺牲模板层的非平面结构 化表面的结构化表面； 将所述叠层转印膜施加到永久受体，其中所述回填层被施加到所述永久受体； 去除所述载体基板，同时将所述牺牲模板层的至少一部分保留在所述回填层上；W及 将所述牺牲模板层从所述回填层去除，同时基本上完整地保留所述回填层的结构化表 面。
19. 根据权利要求18所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到玻 璃基板。
20. 根据权利要求18所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到底 发射AMOL邸背板的平整化层。
21. 根据权利要求18所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到顶 发射AMOL邸背板的平整化层。
22. 根据权利要求18所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到 OLED固态照明基板。
23. 根据权利要求18所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到所 述永久受体上的缓冲层。
24. -种将嵌入式结构化层转印到永久受体的方法，所述方法包括W下步骤： 提供叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 载体基板，所述载体基板具有可剥离表面； 牺牲可剥离层，所述牺牲可剥离层具有施加到所述载体基板的可剥离表面的第一表 面、并且具有与所述第一表面相对的第二表面； 顶层，所述顶层被施加到所述牺牲可剥离层的第二表面、并且在所述顶层的与所述牺 牲可剥离层相背的一侧上具有非平面结构化表面；W及 回填层，所述回填层被施加到所述顶层的非平面结构化表面，从而在所述顶层与所述 回填层之间形成结构化界面； 将所述叠层转印膜施加到永久受体，其中所述回填层被施加到所述永久受体； 去除所述载体基板，同时将所述牺牲可剥离层的至少一部分保留在所述顶层上；W及 将所述牺牲可剥离层从所述回填层去除，同时基本上完整地保留所述回填层和所述顶 层。
25. 根据权利要求24所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到玻 璃基板。
26. 根据权利要求24所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到所 述永久受体上的缓冲层。
27. 根据权利要求24所述的方法，其中所述顶层具有比所述回填层更高的折射率。
28. -种将嵌入式结构化层转印到永久受体的方法，所述方法包括W下步骤： 提供叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 牺牲聚合物层，所述牺牲聚合物层具有非平面结构化表面；W及 热稳定的回填层，所述回填层被施加到所述牺牲聚合物层的非平面结构化表面，其中 所述回填层具有与所述牺牲聚合物层的非平面结构化表面对应的结构化表面； 将所述叠层转印膜施加到永久受体，其中所述回填层被施加到所述永久受体；W及 去除所述牺牲聚合物层，同时基本上完整地保留所述回填层的结构化表面，其中所述 去除步骤包括干净地烘除所述牺牲聚合物层。
29. 根据权利要求28所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到玻 璃基板。
30. 根据权利要求28所述的方法，其中所述施加步骤包括将所述叠层转印膜施加到所 述永久受体上的缓冲层。
31. -种将嵌入式结构化蚀刻掩模转印到永久受体的方法，所述方法包括W下步骤： 提供叠层转印膜，所述叠层转印膜包括： 牺牲聚合物层，所述牺牲聚合物层具有非平面结构化表面；W及 耐蚀刻的平整化的回填层，所述回填层被施加到所述牺牲聚合物层的非平面结构化表 面， 其中所述回填层是所述牺牲聚合物层的非平面结构化表面的基本上反转复制品； 将所述叠层转印膜施加到永久受体；W及 蚀刻所述牺牲聚合物层，同时基本上完整地保留所述回填层的结构化表面，其中所述 蚀刻步骤包括对所述牺牲聚合物层的干法反应性离子蚀刻。
32. -种带有叠层转印膜的柔性玻璃受体基板，其包括： 载体基板，所述载体基板具有可剥离表面； 牺牲模板层，所述牺牲模板层具有施加到所述载体基板的可剥离表面的第一表面、并 且具有与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第二表面包括非平面结构化表面； 热稳定的回填层，所述回填层被施加到所述牺牲模板层的第二表面，其中所述回填层 具有与所述牺牲模板层的非平面结构化表面对应并施加到所述牺牲模板层的非平面结构 化表面的结构化表面；W及 柔性玻璃受体基板，所述柔性玻璃受体基板被施加到所述回填层的与所述回填层的结 构化表面相背的表面， 其中所述牺牲模板层能够从所述回填层去除，同时基本上完整地保留所述回填层的结 构化表面。
33. -种在相对表面上带有叠层转印膜的受体基板，其包括： 受体基板，所述受体基板具有第一表面W及与所述第一表面相对的第二表面； 第一叠层转印膜，所述第一叠层转印膜被施加到所述受体基板的第一表面，所述第一 叠层转印膜包括： 第一载体基板，所述第一载体基板具有可剥离表面； 第一牺牲模板层，所述第一牺牲模板层具有施加到所述第一载体基板的可剥离表面的 第一表面、并且具有与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第二表面包括非平面结构 化表面；W及 热稳定的第一回填层，所述第一回填层被施加到所述受体基板的第一表面和所述第一 牺牲模板层的第二表面，其中所述第一回填层具有与所述第一牺牲模板层的非平面结构化 表面对应并施加到所述第一牺牲模板层的非平面结构化表面的结构化表面， 其中所述第一牺牲模板层能够从所述第一回填层去除，同时基本上完整地保留所述第 一回填层的结构化表面；W及 第二叠层转印膜，所述第二叠层转印膜被施加到所述受体基板的第二表面，所述第一 叠层转印膜包括： 第二载体基板，所述第二载体基板具有可剥离表面； 第二牺牲模板层，所述第二牺牲模板层具有施加到所述第二载体基板的可剥离表面的 第一表面、并且具有与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第二表面包括非平面结构 化表面；W及 热稳定的第二回填层，所述第二回填层被施加到所述受体基板的第二表面和所述第二 牺牲模板层的第二表面，其中所述第二回填层具有与所述第二牺牲模板层的非平面结构化 表面对应并施加到所述第二牺牲模板层的非平面结构化表面的结构化表面， 其中所述第二牺牲模板层能够从所述第二回填层去除，同时基本上完整地保留所述第 二回填层的结构化表面。
34. 根据权利要求33所述的受体基板，其中所述受体基板是卷筒形式。
35. -种带有纳米结构的底发射AMOLED，其包括； 支撑基板； 在所述支撑基板上的纳米结构化层； 在所述纳米结构化层上的平整化层； 在所述平整化层上的像素电路平面化层，其中所述像素电路平面化层包括具有大于 1. 7的折射率的填充有纳米颗粒的材料； 在所述像素电路平面化层上的底电极； 顶电极拟及 在所述底电极与所述顶电极之间的0L邸层。
【文档编号】B32B37/00GK104471739SQ201380037772
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】马丁·B·沃克, 米奇斯瓦夫·H·马祖雷克, 谢尔盖·拉曼斯基, 玛格丽特·M·沃格尔-马丁, 维维安·W·琼斯, 奥勒斯特尔·小本森, 迈克尔·本顿·弗里, 埃文·L·施瓦茨, 兰迪·S·贝, 格雷厄姆·M·克拉克 申请人:3M创新有限公司