阅读说明：本技术 倾斜光栅的制备方法、压印模板 (Preparation method of inclined grating and imprinting template ) 是由 李多辉 路彦辉 周雪原 赵晋 宋梦亚 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种倾斜光栅的制备方法、压印模板,属于光栅制备技术领域,其可至少部分解决现有的压印模板以及制备方法对制备倾斜光栅具有一定困难的问题。本发明的一种倾斜光栅的制备方法,包括：在基底上形成柔性材料层；在柔性材料层远离基底的表面上形成磁性材料层；对柔性材料层和磁性材料层进行图案化处理,柔性材料层形成多个间隔分布的柱状的柔性结构,磁性材料层形成多个间隔分布的柱状的磁性结构,且柔性结构与磁性结构一一对应,以形成压印模板,其中,基底的位置不变时,当磁性结构受磁力发生位置变化,能够带动柔性结构发生位置变化；利用压印模板形成倾斜光栅。(The invention provides a preparation method of an inclined grating and an imprinting template, belongs to the technical field of grating preparation, and can at least partially solve the problem that the existing imprinting template and preparation method have certain difficulty in preparing the inclined grating. The invention discloses a preparation method of an inclined grating, which comprises the following steps: forming a flexible material layer on a substrate; forming a magnetic material layer on the surface of the flexible material layer far away from the substrate; patterning the flexible material layer and the magnetic material layer, wherein the flexible material layer forms a plurality of columnar flexible structures distributed at intervals, the magnetic material layer forms a plurality of columnar magnetic structures distributed at intervals, and the flexible structures and the magnetic structures correspond to each other one by one to form an imprinting template, wherein when the position of the substrate is unchanged, when the magnetic structure is subjected to position change by magnetic force, the flexible structure can be driven to generate position change; an embossed template is used to form the slanted grating.)

倾斜光栅的制备方法、压印模板

技术领域

本发明属于光栅制备技术领域，具体涉及一种倾斜光栅的制备方法、压印模板。

背景技术

纳米压印技术是一种新型的微纳加工技术。该技术通过机械转移的手段，达到了超高的分辨率，有望在未来取代传统光刻技术，成为微电子、材料领域的重要加工手段。纳米压印技术常用于形成光栅结构，具体的，现在形成具有纳米结构的压印模板，再利用该压印模板对光栅材料层进行压印，最后将压印好的光栅材料层固化，形成光栅结构。

然而，现有技术的压印模板以及方法对于倾斜光栅而言具有一定的困难，如制备倾斜角度的多个倾斜光栅可能需要多个不同的压印模板，从而增加倾斜光栅制备难度。

发明内容

本发明至少部分解决现有的压印模板以及制备方法对制备倾斜光栅具有一定困难的问题，提供一种简单、易操作的倾斜光栅的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种倾斜光栅的制备方法，包括：

在基底上形成柔性材料层；

在所述柔性材料层远离所述基底的表面上形成磁性材料层；

对所述柔性材料层和所述磁性材料层进行图案化处理，所述柔性材料层形成多个间隔分布的柱状的柔性结构，所述磁性材料层形成多个间隔分布的柱状的磁性结构，且所述柔性结构与所述磁性结构一一对应，以形成压印模板，其中，所述基底的位置不变时，当所述磁性结构受磁力发生位置变化，能够带动所述柔性结构发生位置变化；

利用所述压印模板形成倾斜光栅。

进一步优选的是，所述利用所述压印模板形成倾斜光栅之前包括：在衬底上形成压印材料。

进一步优选的是，所述利用所述压印模板形成倾斜光栅包括：将所述压印模板的磁性结构朝向所述压印材料，并对所述压印材料进行压印，以使所述压印材料充满所述柔性结构之间的间隔和所述磁性结构之间的间隔；对所述磁性结构施加磁力，使得磁性结构发生位置变化，并且所述磁性结构的位置变化带动所述柔性结构发生相对所述基底的位置变化；对所述压印材料进行固化处理，以形成倾斜光栅。

进一步优选的是，所述对所述压印材料进行固化处理，以形成倾斜光栅之后还包括：将所述压印模板与所述倾斜光栅脱离。

进一步优选的是，所述将所述压印模板的磁性结构朝向所述压印材料，并对所述压印材料进行压印包括：在第一磁场的作用下，每个所述柔性结构的轴线与所述基底垂直；所述对所述磁性结构施加磁力，使得磁性结构发生位置变化，并且所述磁性结构的位置变化带动所述柔性结构发生相对所述基底的位置变化包括：在第二磁场的作用下，所述磁力的方向与所述基底呈锐角，发生位置变化后的所述柔性结构的轴线与所述基底呈锐角。

进一步优选的是，所述对所述柔性材料层和所述磁性材料层进行图案化处理包括：形成的所述磁性结构的高度为所述柔性结构的高度的0.1-0.3倍。

进一步优选的是，所述在基底上形成柔性材料层包括：所述柔性材料层的形成材料为聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。

进一步优选的是，所述在所述柔性材料层远离所述基底的表面上形成磁性材料层包括：所述磁性材料层的形成材料包括铁、钴、镍以及掺杂磁性纳米颗粒的有机材料之中的一种或者多种。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种用于制备倾斜光栅的压印模板，基于上述的倾斜光栅的制备方法，所述压印模板包括：

基底；

多个柔性结构，位于所述基底上，所述柔性结构呈柱状，且间隔分布；

多个磁性结构，位于所述柔性结构远离所述基底的一侧，所述磁性结构呈柱状，所述柔性结构与所述磁性结构一一对应，所述基底的位置不变时，当所述磁性结构受磁力发生位置变化，能够带动所述柔性结构发生相对所述基底的位置变化。

进一步优选的是，所述磁性结构的高度为所述柔性结构的高度的0.1-0.3倍。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的

具体实施方式

一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的实施例的一种倾斜光栅的制备方法的流程示意图；

图2为本发明的实施例的一种倾斜光栅的制备方法的流程示意图；

图3a至图3h为本发明的实施例的一种倾斜光栅的制备方法的各个步骤的结构示意图；

图4a和图4b为本发明的实施例的一种倾斜光栅的制备方法中电磁铁装置工作的示意图；

图5a和图5b为本发明的实施例的一种压印模板的受磁力情况的示意图；

其中，附图标记为：1、基底；2、柔性材料层；21、柔性结构；3、磁性材料层；31、磁性结构；4、压印模板；5、衬底；6、压印材料；61、倾斜光栅；7、电磁铁装置。

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。

在本发明中，“构图工艺”是指形成具有特定的图形的结构的步骤，其可为光刻工艺，光刻工艺包括形成材料层、涂布光刻胶、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等步骤中的一步或多步；当然，“构图工艺”也可为压印工艺、喷墨打印工艺等其它工艺。

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

实施例1：

如图1至图5b所示，本实施例提供一种倾斜光栅61的制备方法，包括：

S11、如图3a所示，在基底1上形成柔性材料层2。

S12、如图3b所示，在柔性材料层2远离基底1的表面上形成磁性材料层3。

其中，也就是说在基底1的同一表面上依次形成柔性材料层2和磁性材料层3。

S13、如图3c和图3d所示，对柔性材料层2和磁性材料层3进行图案化处理，柔性材料层2形成多个间隔分布的柱状的柔性结构21，磁性材料层3形成多个间隔分布的柱状的磁性结构31，且柔性结构21与磁性结构31一一对应，以形成压印模板4，其中，基底1的位置不变时，当磁性结构31受磁力发生位置变化，能够带动柔性结构21发生相对基底1的位置变化。

其中，也就是说经过图案化处理，形成柔性结构21和磁性结构31，可以是进过一次图案化处理，同时形成柔性结构21和磁性结构31；也可以进过两次图案化处理，依次形成磁性结构31和柔性结构21。由于柔性结构21和磁性结构31是相互叠置的，通常理解为柔性结构21的截面和磁性结构31的截面形状是相同的。

同时，由于柔性结构21与磁性结构31是相互连接的，当磁性结构31所受磁力使得磁性结构31发生位移时，磁性结构31也会给柔性结构21相应的作用力，使得柔性结构21的形状或者位置发生变化。

S14、利用压印模板4形成倾斜光栅61。

其中，也就是说利用柔性结构21的可发生形变的性质以及磁性结构31的具有磁性的特点来形成倾斜光栅61。具有的，在形成倾斜光栅61的过程中，当柔性结构21的形状或者位置发生变化，即柔性结构21与基底1的相对位置发生改变，相邻柔性结构21之间的间隔会发生变化，从而能够形成不同倾斜角度的倾斜光栅61。

本实施例的倾斜光栅61的制备方法中，通过形成具有柔性结构21和磁性结构31的压印模板4，并通过改变柔性结构21与基底1的相对位置，以形成不同倾斜角度的倾斜光栅61，从而降低倾斜光栅61的制备难度。

实施例2：

如图1至图5b所示，本实施例提供一种倾斜光栅61的制备方法，包括：

S21、如图3a所示，在基底1上形成柔性材料层2。

优选的，柔性材料层2的形成材料为聚酰亚胺(PI)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。需要说明的是，柔性材料层2的形成材料不仅限于上述列举的材料，也可以是其他适合的材料。基底1可以是晶圆玻璃基底，或者其他适合的基底类型。

此外，可以采用涂覆的方式在基底1上形成柔性材料层2。

S22、如图3b所示，在柔性材料层2远离基底1的表面上形成磁性材料层3。

优选的，磁性材料层3的形成材料包括铁、钴、镍以及掺杂磁性纳米颗粒(如铁钴镍及其合金等)的有机材料之中的一种或者多种。需要说明的是，磁性材料层3的形成材料不仅限于上述列举的材料，也可以是其他适合的材料。

此外，可以采用涂覆或者沉积的方式在柔性材料层2上形成磁性材料层3。

S23、如图3c和图3d所示，对柔性材料层2和磁性材料层3进行图案化处理，柔性材料层2形成多个间隔分布的柱状的柔性结构21，磁性材料层3形成多个间隔分布的柱状的磁性结构31，且柔性结构21与磁性结构31一一对应，以形成压印模板4，其中，基底1的位置不变时，当磁性结构31受磁力发生位置变化，能够带动柔性结构21发生相对基底1的位置变化。

其中，也就是说经过图案化处理，形成柔性结构21和磁性结构31，可以是进过一次图案化处理，同时形成柔性结构21和磁性结构31；也可以进过两次图案化处理，依次形成磁性结构31和柔性结构21。由于柔性结构21和磁性结构31是相互叠置的，通常理解为柔性结构21的截面和磁性结构31的截面形状是相同的。图案化处理的方式可以是光刻工艺(涂覆光刻胶PR、曝光、显影等)。

同时，由于柔性结构21与磁性结构31是相互连接的，当磁性结构31所受磁力使得磁性结构31发生位移时，磁性结构31也会给柔性结构21相应的作用力，使得柔性结构21的形状或者位置发生变化。

优选的，形成的磁性结构31的高度为柔性结构21的高度的0.1-0.3倍。

这样磁性结构31更容易实现柔性结构21相对于基底1的位置变化。

需要说明的是，步骤S21至23实际上是形成压印模板4的步骤。

S24、如图3e所示，在衬底5上形成压印材料6。

其中，压印材料6是具有流动性的，这样将压印材料6充满不同形状的容器时，压印材料6会变成相应的形状。

S25、利用压印模板4形成倾斜光栅61。

具体的，利用压印模板4形成倾斜光栅61包括：

S251、如图3f所示，将压印模板4的磁性结构31朝向压印材料6，并对压印材料6进行压印，以使压印材料6充满柔性结构21之间的间隔和磁性结构31之间的间隔。

其中，也就是说压印模板4的基底1与衬底5是相对的，且将压印模板4的柔性结构21和磁性结构31***压印材料6中，即压印材料6充满柔性结构21之间的间隔和磁性结构31之间的间隔，此时压印材料6已经形成柔性结构21间隔和磁性结构31的间隔的形状，即压印材料6的部分成为间隔的柱状。需要说明的是，磁性结构31与衬底5之间具有间隙。

进一步的，在第一磁场的作用下，每个柔性结构21的轴线与基底1垂直，如图5a所示。

其中，也就是说在该步骤的过程中，磁性结构31处于第一磁场，且该磁场给每个磁性结构31垂直基底1且朝向柔性结构21指向磁性结构31的方向的力Fa，使得每个柔性结构21也受到磁性结构31给的同样的力，从而使得柔性结构21的轴线垂直于基底1。在此条件下，柔性结构21间隔和磁性结构31的间隔的轴线也垂直于基底1，进而使得此时的压印材料6形成的每个柱状结构的轴线垂直衬底5。

S252、如图3g所示，对磁性结构31施加磁力，使得磁性结构31发生位置变化，并且磁性结构31的位置变化带动柔性结构21发生相对基底1的位置变化。

其中，也就是说在压印模板4的基底1位置固定的前提下，该磁性结构31受到的磁力使得磁性结构31带动柔性结构21的一端移动，使得柔性结构21相对基底1为位置变化，即柔性结构21的轴线不与基底1垂直。

进一步的，在第二磁场的作用下，磁力方向与基底1呈锐角，发生位置变化后的柔性结构21的轴线与基底1呈锐角，如图5b所示。

其中，也就是说在该步骤的过程中，磁性结构31处于第二磁场，且该磁场给每个磁性结构31的磁力的方向与基底1呈锐角，相当于在磁力Fb的基础上增加了一个平行于基底1的力Fc，这两个力的合力为第二磁场的对磁性结构31的磁力。第二磁场的对磁性结构31的磁力使得每个柔性结构21也受到磁性结构31给的同样的力，从而使得柔性结构21发生倾斜，且柔性结构21的轴线与基底1呈锐角。在此条件下，柔性结构21间隔和磁性结构31的间隔的轴线也于基底1呈一定角度，进而使得此时的压印材料6形成的每个柱状结构的轴线与衬底5呈一定角度。

需要说明的是，通过调整第二磁场的场强的大小来调整磁力的大小，进而可以调整柔性结构21相对基底1的倾斜角度，即可调整压印材料6形成的每个柱状结构相对衬底5的倾斜角度，从而可以形成不同倾斜角度的倾斜光栅61。

此外，可以采用电磁铁装置7产生第一磁场或者第二磁场，第一磁场或者第二磁场大小可以通过电流大小调节，电磁铁装置7可以放置于磁性结构31的一侧，如图4a和图4b所示。

需要说明的是，本实施的产生第一磁场或者第二磁场装置不仅限于上述的电磁铁装置7，还可以是其他的合适的装置，此处不再一一列举。

S253、对压印材料6进行固化处理(UV固化)，以形成倾斜光栅61。

其中，也就是说将具有流动性的压印材料6固化成型，压印材料6变成了包括多个柱状结构的倾斜光栅61，且该柱状结构的轴线与衬底5呈锐角。

S26、图3h所示，将压印模板4与倾斜光栅61脱离。

具体的，可以将压印模板4与倾斜光栅61脱离之前，除去第二磁场，使得磁性结构31不受外加磁场产生的作用力。由于柔性结构21的性质，即使柔性结构21位于倾斜光栅61的柱状结构之间，压印模板4也能够很容易与倾斜光栅61分离。

与现有技术相比(倾斜光栅61的压印模板4是刚性的，压印模板4与倾斜光栅61不易脱离，且在脱离过程中还会对倾斜光栅61造成损坏)，本实施的倾斜光栅61的制备方法不仅能够降低压印模板4与倾斜光栅61脱离的难度，而且能够保证在脱离过程中倾斜光栅61不因压印模板4而损坏。

需要说明的是，本实施形成的倾斜光栅61可用于增强现实/虚拟现实(AR/VR)的设备中，提升衍射效率。

实施例3：

如图1至图5b所示，本实施例提供一种用于制备倾斜光栅61的压印模板4，基于实施例1或者实施例2的倾斜光栅61的制备方法，压印模板4包括：

基底1；

多个柔性结构21，位于基底1上，柔性结构21呈柱状，且间隔分布；

多个磁性结构31，位于柔性结构21远离基底1的一侧，磁性结构31呈柱状，柔性结构21与磁性结构31一一对应，基底1的位置不变时，当磁性结构31受磁力发生位置变化，能够带动柔性结构21发生相对基底1的位置变化。

其中，也就是说柔性结构21和磁性结构31是相互叠置的，柔性结构21的截面和磁性结构31的截面形状是相同的。

优选的，磁性结构31的高度为柔性结构21的高度的0.1-0.3倍。

其中，这样磁性结构31更容易实现柔性结构21相对于基底1的位置变化。

本实施例的压印模板4，具有柔性结构21和磁性结构31，并通过改变柔性结构21与基底1的相对位置，以形成不同倾斜角度的倾斜光栅61，从而降低倾斜光栅61的制备难度。同时，与现有技术相比(倾斜光栅61的压印模板4是刚性的，压印模板4与倾斜光栅61不易脱离，且在脱离过程中还会对倾斜光栅61造成损坏)，本实施的压印模板4不仅能够降低压印模板4与倾斜光栅61脱离的难度，而且能够保证在脱离过程中倾斜光栅61不因压印模板4而损坏。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。