专利名称：在基片上制作带图形光学滤波层的方法
技术领域：
本发明一般涉及在基片上制作带图形的光学涂层；本发明具体涉及在基片上制作分区图形光学滤波层，具体是分段光学滤波层。
背景技术：
在光学滤波器中，我们需要在基片上有区域分段的光学涂层，例如，视频投影仪中的光学旋转滤波器或彩色转盘。这种类型的滤波器从光束中顺序滤波不同颜色的光线，并借助于数字式微反射镜装置(DMD)投射这些光线到屏幕上。
在顺序滤波中，这种类型的彩色转盘被分割成滤出不同颜色的各个分段，它与旋转彩色转盘的位置有关。为了产生至少为视频质量的无闪烁图像，必须非常快速地把光分解成有不同颜色的不同光线。这就要求快速旋转滤波器，以及准确调整和平衡滤波盘，使滤波盘能够承受旋转时产生的机械负荷。对这种类型彩色转盘的另一个要求是，各个分段之间的过渡尽可能是无缝的。
在制作这种类型滤波器的常规方法中，各个滤波盘已被均匀地涂敷并有确定的滤波器性质，它们被切割成各个分段，然后，再把这些分段组装成滤波盘。根据DE 19708949 A1和US 5,868,482的报道，我们可以知道这种类型的彩色转盘和制作彩色转盘的方法。然而，切割和组装操作是复杂的，具体地说，组装需要特别的小心，首先，要求过渡尽可能是无缝的，其次，要求组装滤波盘的精确平衡。此外，各个分段之间的连接还必须承受旋转时产生的机械负荷。
制作彩色转盘的另一种可能方法是提供有分段滤波层的基片。为此目的，根据WO 99/42861 A1的报道，借助于剥离技术，提供一种有彩色滤波层系统的基片。利用溅射或等离子增强的汽相沉积制作滤波层。然后，通过溶解光致抗蚀剂掩模并剥离上面的滤波层，从而使一段滤波层保留在基片上。对于每个滤波分段重复这种方法。然而，这种方法局限于在基片温度低于150℃下使用。
发明内容
本发明是基于提供涂敷方法的目的，该方法可以改进现有技术方法中的缺点。
借助于独立权利要求的内容要点，利用十分简单的方法可以实现这个目的。在从属权利要求中给出有益的配置和改进。
因此，本发明提供一种在基片上至少制作一个光学滤波层分段的方法，其中-在基片表面上制作包含抗蚀层的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-使抗蚀层发生膨胀，去除有光学滤波层的抗蚀层。
我们发现，通过溶解去除抗蚀层的标准方法可以引起真空沉积层时的高热负荷问题。与此对比，按照本发明，通过膨胀从基片上去除抗蚀层。然而，这种形式去除抗蚀层的方法对于抗蚀层中温度诱发的变化很不灵敏。因此，它还可以容许涂敷操作时的较高温度，在涂敷基片表面的较高温度下可以实现增大的沉积速率，从而加速制作过程。在高温下沉积还可以获得彩色滤波层的高质量和耐久性。具体地说，可以减少各层中的缺陷。例如，在较高温度下的真空沉积，可以制作较密集的层。所以，这种类型的各层是更稳定并可以抗化学影响。例如，在许多情况下，这种类型各层的吸水能力较低或甚至完全不吸收水。较高密度的原因是粒子有较高的迁移率，这些粒子在涂敷操作时入射到被涂敷的基片表面。
本发明这个实施例的改进方案可以制作包含抗蚀层的掩模，包括施加光致抗蚀剂，以及曝光和显影光致抗蚀剂。所以，按照本发明的方法可以与光刻术和精确图形制作中实现的标准方法进行组合。
按照本发明的另一个改进方案，制作包含抗蚀层的掩模包括施加终止抗蚀剂。例如，终止抗蚀剂用作电路板制造中的焊接终止抗蚀剂，它能适合于真空涂膜。这种类型的抗蚀剂还有良好的热稳定性，所以，利用涂敷操作之后的(部分)溶解，也可以去除这种抗蚀剂。
在通过膨胀去除抗蚀层时，它可以适合于利用碱性溶液处理抗蚀层。
另一种去除涂敷基片表面掩模的可能方法是采用可以剥离的抗蚀剂掩模。因此，本发明还提供一种在基片上制作光学滤波层分段的方法，其中-在基片表面上制作包含抗蚀层的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-从基片上剥离抗蚀层和光学滤波层。
这种方法对于抗蚀剂掩模中温度诱发的变化也是相对地不灵敏，因此，在涂敷操作中可以利用较高的温度。
施加抗蚀剂的各种可能方法适合于利用抗蚀剂掩模涂敷基片的表面。按照本发明的一个优选实施例，印制用于抗蚀层的抗蚀剂。印制操作最好是在施加抗蚀剂的同时确定轮廓。
在这个语境下，按照一个改进方案，借助于喷墨打印头方式的打印头，印制用于抗蚀层的抗蚀剂是特别有利的。这种类型的打印头已用于直接制作非常精确和准确的抗蚀剂掩模轮廓，甚至不需要其他附加的步骤，例如，随后在基片上光刻制作图形。这种类型的打印头可以是压电喷墨打印头或气泡喷墨打印头。
打印操作也可以是计算机辅助的。在喷墨打印头方式中，可以容易地实现计算机辅助与这种类型打印头的组合。因此，本发明的这个改进方案可以确定所需的光学滤波层分段，从计算机直接转移到待涂敷的基片上。
按照本发明的另一个改进方案，通过停留在基片表面上的模板，也可以施加用于抗蚀层的抗蚀剂。为此目的，在基片表面上安排模板，并施加抗蚀剂到有模板的表面上。通过模板施加抗蚀剂可以使基片非常快地获得有分区图形的抗蚀剂掩模。因为我们可以高精度地制作这种类型的掩模，与此同时，也就可以获得相应光学滤波段的高精度轮廓。
适合于施加抗蚀层的其他方法可以与上述的施加方法进行组合，可以借助于涂刷，滚轧，丝网印刷或无空气喷涂方法施加抗蚀剂。
按照本发明的另一个改进方案，在真空沉积光学滤波层时，加热已涂敷抗蚀剂的表面，在此之后，抗蚀层上沉积的光学滤波层在冷却时产生裂纹。在这种情况下，形成的多余裂纹可以加速用于膨胀抗蚀剂的制剂穿透。这就大大加速抗蚀层和光学滤波层的去除。
为了使掩模有更好的热稳定性，本发明还提供一种有分开轮廓掩模的直接掩模。因此，按照本发明的另一个实施例，一种在基片上制作光学滤波层分段的方法，其中-在基片表面上固定一个轮廓掩模，制作基片表面的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-从基片表面上分离有光学滤波层的轮廓掩模。
按照这个实施例的改进方案，轮廓掩模也可以安排在真空沉积室中的基片表面上。这是有利的，例如，如果在基片上需要有多个不同的滤波段。为了制作不同滤波段的其他掩模，不必从真空沉积室中取出基片。具体地说，甚至可以把轮廓掩模放置在真空中，不需要经锁定装置放入或移出基片，或使真空室通风。
借助于磁力，可以把轮廓掩模固定在基片表面3上。在真空沉积光学滤波层之后，也可以简单地去除轮廓掩模。例如，借助于安排在基片表面下方的磁性装置，可以固定轮廓掩模。在这个语境下，安排在“基片表面下方”并不意味着相对于重力方向有任何确定的取向，而是指出与涂敷表面有关的信息。换句话说，借助于基片上的磁性装置和/或借助于涂敷基片表面相反侧之上安排的磁性装置固定轮廓掩模。例如，磁性装置可以包括回流板上的极靴装置，微磁极装置，磁带或单个磁体。
为了使磁力作用到基片上，轮廓掩模最好包含可磁化材料。可磁化的薄金属片适合于这个目的。
一般地说，可以使用与真空相容的材料制作轮廓掩模。最好是，使用足够热稳定的材料。例如，按照本发明的改进方案，金属箔片或塑料薄膜，具体是热稳定塑料，可用于制作轮廓掩模。由于它的热稳定性，聚酰亚胺是特别合适的塑料例子。此外，通过研磨或激光切割或射水切割或刻蚀或这些方法中至少两种方法的组合，利用薄膜或箔片可以制作有足够准轮廓的轮廓掩模。
按照本发明另一个实施例安排轮廓掩模的另一种方法是借助于粘合层固定轮廓掩模到基片表面上。本发明的这个实施例在真空涂敷基片表面之后同样容易分离轮廓掩模。为此目的，最好是，在沉积操作之后从基片表面剥离轮廓掩模。
可以按照这样的方式设计粘合层，由于涂敷操作时它经受热作用的变化，造成粘合性质的恶化，轮廓掩模在涂敷操作之后仍然粘贴到原有位置，但可以特别容易地去除它。然而，作为另一个方案，借助于合适的溶剂，也可以(部分)溶解粘合层，或借助于膨胀剂，例如，硷性溶液，使粘合层发生膨胀。
各种附加的措施对于尽可能准确地固定轮廓掩模到所需的位置是有益的。例如，固定或调整轮廓掩模是借助于-一个或多个调整孔，或借助于-至少一个定位边缘或-至少一个标记或夹具，或借助于-机械定向，或借助于-基片表面或掩模或基片夹具上至少一个凸块，例如，导向轴，它啮合在的凹口中，或借助于-这些措施中至少两个的组合。
轮廓掩模可以有不同于基片材料的热膨胀系数。在真空涂敷操作期间加热基片时，这可以导致轮廓掩模相对于待涂敷基片表面的运动。为了尽可能减小这种现象导致光学滤波层分段轮廓的不精确性，按照本发明实施例的改进方案，利用这样一个轮廓掩模，该轮廓掩模的位置固定在相对于基片表面的固定点，并按照这样的方式选取它的位置，使得在真空沉积光学滤波层期间温度变化造成掩模轮廓的局部位移最小化。
所有可能的真空沉积方法可用于涂敷基片的表面。例如，按照本发明的一个实施例，真空沉积光学滤波层包括至少一层的物理汽相沉积(PVD)。在这个语境下，利用溅射或真空涂膜，包括利用等离子增强的真空涂膜，可以沉积该至少一层。即使材料是很难蒸发的，溅射操作可以制作高质量的各层。另一方面，真空涂膜可以实现高的沉积速率，从而可以加速制作过程。
按照本发明的另一个实施例，真空沉积光学滤波层包括至少一层的化学汽相沉积。在这个语境下，借助于等离子脉冲诱发的汽相沉积，可以考虑至少真空沉积一层。
此外，本发明优选的改进方案提供真空沉积光学滤波层包括沉积多层。在这种情况下，借助于合适的涂敷源，最好是顺序沉积各个单层。具体地说，至少可以沉积有不同成分的两个单层，它们的折射率最好也是不同的。
这种类型的多层可以获得很多有利的光学滤波器性质。例如，利用合适的层厚度和各层的折射率，可以制作干涉层系统。可以利用借助于按照本发明方法沉积的干涉滤波层，作为抗反射涂层或特别适合于作为彩色滤波器。此外，干涉滤波层还可以有多个交替折射率的各个单层以产生部分反射。
本发明的另一个实施例提供一种在基片上至少制作一个光学滤波层分段的方法，其中-在基片上制作包含抗蚀层掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-去除有光学滤波层的抗蚀层，其中沉积光学滤波层发生在高于150℃的温度下，最好是在高于150℃直至400℃的范围内。例如，使抗蚀剂发生膨胀或利用合适的溶液(部分)溶解抗蚀剂，可以实现剥离步骤或去除有滤波层的抗蚀层。
本发明这个实施例改进方案提供的真空沉积光学滤波层至少发生在170℃±15℃的范围内，最好是在170℃±10℃的范围内。
具体地说，真空沉积可以包括等离子增强沉积，具体是溅射或等离子增强的真空涂膜。
在真空沉积光学滤波层的情况下，在本发明的所有实施例中，掩膜表面可以在高于150℃的温度下，最好是在高于150℃直至400℃的范围内。在这个语境下，可以获得沉积过程的稳定性，如果掩膜表面的温度至少是在170℃±15℃的范围内，最好是在170℃±10℃的范围内。在利用光致抗蚀剂掩膜的常规方法中，一般地说，实际上是避免采用这个温度范围，因此，它仍然可以溶解抗蚀剂。
按照本发明的另一个实施例，提供一种涂敷光学滤波层的表面分段，它有圆形的分段形状。这种类型形状的滤波分段可用在旋转光学滤波器的情况，例如，在数字式投影仪中所用彩色转盘的盘状基片情况下。
另一个可能性是沉积这样一种光学滤波层分段，它具有可见信息形式的形状，具体是文字，符号或标识。因此，本发明还可以实现装饰效应或标记效应。
按照本发明的一个优选实施例，在基片上制作光学滤波分段中涉及的过程步骤可以重复多次，为的是在基片上有多个滤波分段。因此，本发明还提供这样一种方法的实施例，其中掩模和真空沉积的步骤至少重复一次，通过不同的掩模，形成有光学滤波层的不同表面分段。为了使各个滤波分段有不同的光学性质，不同的分段可以配置不同的光学滤波层。
按照本发明的方法适合于涂敷各种基片，只要这些基片可以在真空中涂敷。特别适合涂敷的材料是玻璃，这是因为它具有透明性，真空相容性和热稳定性。因此，在本发明的另一个实施例中，涂敷玻璃基片或基片的玻璃表面。然而，也可以使用其他的材料，例如，涂敷具有金属或陶瓷表面的材料，或适合于真空沉积的塑料。
按照本发明的方法有各种用途。除了制作分段光学滤波器以外，例如，设计成彩色转盘的彩色滤波器，传感器也可以配置这种类型的光学滤波层分段。例如，传感器可以有多个传感器表面，其中至少一个传感器表面被光学滤波层分段覆盖。这种类型的传感器可以是图像传感器，其中光学滤波层分段用于彩色滤波。
其他的用途包括涂敷薄膜/箔片和/或涂敷有装饰图形的基片。
在以下的描述中，基于典型的实施例并参照附图更详细地解释本发明，其中相同和类似的单元是用相同的参考数字标记，且各个典型实施例的特征可以互相组合。在这些附图中图1A至1D表示按照本发明第一个实施例在制作涂敷基片中所涉及的过程步骤，图2表示图1A至1D所示过程步骤的另一种方案，图3A，3B和4A，4B表示按照这个实施例两种方案中掩模基片所涉及的过程步骤，图5A和5B表示利用磁力固定轮廓掩模的本发明实施例，图6至9表示各种典型实施例的磁性装置，图10至12表示按照本发明涂敷基片的典型实施例。
具体实施例方式
图1A至1D表示按照本发明第一个实施例在制作涂敷基片1中所涉及的过程步骤，其中画出基片1的示意剖面图。
制作有一个或多个光学滤波层分段基片1的方法是基于以下的事实，-在基片1的表面3上制作包含抗蚀层的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-使抗蚀层发生膨胀，去除有光学滤波层的抗蚀层。
按照图1A至1D所示的本发明这第一个实施例，通过施加抗蚀剂13，利用抗蚀层5掩模基片1，具体地说，施加抗蚀剂13是利用计算机控制经打印头7的喷嘴9，打印头7连接到计算机(图1A中未画出)。这种类型的打印头可用于制作有特别清晰边缘的区域图形或分段抗蚀层5。
利用真空沉积法，可以涂敷任何所需材料的基片。在这个语境下，可以考虑玻璃，玻璃陶瓷，陶瓷，塑料和/或金属。在图1A至1D所示的典型实施例中，所用的基片1是用于彩色转盘的圆盘状玻璃基片100。
抗蚀剂13可以是终止抗蚀剂，例如，电路板制造商熟知的焊接终止抗蚀剂，剥离抗蚀剂或光致抗蚀剂。
为了改进抗蚀剂的应用，还可以采取各种其他的措施。例如，可以在容器11和/或连接到喷嘴9的送料管和/或在喷嘴中冷却抗蚀剂13，具体是通过冷却喷嘴和/或送料管，为的是减小抗蚀剂溶液在施加到基片之前的蒸发，它可以防止打印头7的阻塞。此外，打印操作可以在稳定的环境下进行，例如，在压缩和/或含溶剂的大气中。
在打印期间，也可以预热基片，在打印操作之后可以尽快地去除抗蚀层5的抗蚀剂中所含的溶剂，为的是固化抗蚀层。
图1B表示制作过程的另一个阶段。利用抗蚀层5掩模基片1的步骤已结束。通过施加带图形的抗蚀层5，抗蚀层5中的抗蚀剂至少掩模基片1表面3上一个子区或分段15，而至少一个其他分段17仍保持开放或未覆盖。
带图形抗蚀层5的基片1安排在真空室19中，基片是在涂敷源21的相对一侧。然后，借助于涂敷源21，在真空涂敷室19中真空沉积光学滤波层23到基片1的表面3上，基片1的表面3上已经有带图形的抗蚀层5。在这个典型实施例中，光学滤波层23还包括多个单层231，232，233，这些单层被相继地真空沉积；在这个典型实施例中，至少两个单层231，232，233中沉积不同的成分。
真空沉积光学滤波层可以包括例如，至少一层的物理汽相沉积(PVD)。按照改进的方案，涂敷源21可以包含蒸发装置，在这种情况下，真空沉积光学滤波层23包括至少真空涂敷231，232，233中的一层。
按照另一个改进方案，真空沉积光学滤波层23包括至少溅射层231，232，233中的一层，在这种情况下，涂敷源21至少有一个溅射源。
借助于相应设计的涂敷源21，利用化学汽相沉积，也可以在表面3上至少沉积一个单层231，232，233。这个实施例的优选改进方案是利用等离子脉冲诱发的化学汽相沉积(PICVD)进行沉积。为此目的，涂敷源21有合适原始气体或气体起动材料的气体入口，和产生脉冲电磁波的装置，利用该装置可以在原始气体环境中产生脉冲等离子体。在等离子体中形成反应产物，反应产物积聚在表面3上并可以相互作用，从而在表面3上沉积成一层。为了制作包含单层231，232，233的多个光学滤波层23，在PICVD涂敷操作时可以改变过程的气体成分。例如，通过交替地放入含钛和含硅的原始气体或起动材料，可以制作包含SiO2和TiO2交替单层的滤波层。
具有掩模表面的真空沉积至少发生在高于150℃的温度下，具体地说是在高于150℃直至400℃的范围内。按照优选的规程，掩模表面的温度至少是在170℃±15℃的范围内，最好是在170℃±10℃的范围内。我们发现，在真空沉积时较高的基片温度是有利的。例如，在PVD涂敷的情况下，可以在高温下制作较密集的各层。因此，这种类型层也是比较稳定并可以抗化学影响。具体地说，这种类型的较密集层仅仅吸收少量的水，或甚至不吸收水。其原因是，入射到涂敷表面的粒子有较高的迁移率。
图1C表示去除有光学滤波层23的抗蚀层。
图1C右侧所示的那部分抗蚀层5仍然是在膨胀之前的状态，而图1C左侧所示的那部分抗蚀层5是在膨胀的状态。利用碱性溶液，例如，氢氧化钾或氢氧化钠溶液，可以用简单的方法实现抗蚀层5的膨胀。由于抗蚀层与光学滤波层有不同的膨胀系数，在涂敷操作之后的基片冷却期间，在光学滤波层中可以形成裂纹，它使膨胀剂发生分裂，碱性溶液可以穿透过去。这就附加地使膨胀操作加速进行。抗蚀层5的膨胀使它与涂敷表面3和抗蚀层5上存在的光学滤波层23区域脱离。与此同时，区域15与17之间滤波层23的连接也发生断裂，如果这种类型连接实际是在沉积滤波层23时形成的，因此，通过脱离抗蚀层5，可以去除这层及其上面的光学滤波层。在这个典型实施例中，终止抗蚀剂是一种非常适合于掩模的材料，因为它能够膨胀，并在真空中有良好的热稳定性和低的气体泄出率。还可以利用光致抗蚀剂，这是在利用打印法制作掩模并借助于光刻法制作轮廓图形时应当考虑到的。
图1D表示按照本发明典型实施例的涂敷基片作为这种方法实施例的结果。涂敷基片1有表面3，表面3上有包含各个单层251，252，253的光学滤波层分段25。滤波层分段25覆盖表面3的子区或分段17，它没有被抗蚀层5所覆盖。
按照本发明的另一个实施例，在基片1上制作光学滤波层分段25，如图1A所示，在基片1的表面3上制作包含抗蚀层5的掩模，-如图1B所示，利用真空沉积法，在表面3上沉积光学滤波层23，和-利用剥离技术，去除有光学滤波层的抗蚀层5，其中在真空室19中沉积光学滤波层23发生在高于150℃的温度下，最好是在高于150℃直至400℃的范围内。按照这个实施例，剥离步骤，即，剥离有滤波层的抗蚀层，也是通过膨胀实现的，如图1C所示，或利用合适的溶剂(部分)溶解抗蚀层5中的抗蚀剂。按照本发明的这个实施例，制作包含抗蚀层5的掩模还可以包括光刻法制作光致抗蚀剂层的图形。最好是，真空沉积光学滤波层23至少发生在170℃±15℃的范围内，最好是在170℃±10℃的范围内。
此外，在这个实施例中，最好是利用等离子增强的沉积法实现真空沉积，具体是溅射或等离子增强的真空镀膜。
图2表示参照图1C解释的另一个过程步骤。本发明的这个实施例最初也是基于参照图1A和1B所解释的过程，-在基片1的表面3上制作包含抗蚀层5的掩模，和-利用真空沉积法，在表面3上沉积光学滤波层23。
然而，在这种情况下，不是通过膨胀作用去除抗蚀层5，如参照图1C所解释的，而是从基片1或它的表面3剥离抗蚀层5和沉积的光学滤波层23，因此，再一次得到包含光学滤波层分段25的基片1，它覆盖表面3的子区17。在这个语境下，利用可以剥离的抗蚀剂作为抗蚀掩模是有利的，为的是能够剥离抗蚀层5。此外，作为例子，光学滤波层23是单个滤波层。然而，当然也可以采用有多个滤波层的方法，如图1B或1C所示。
图3A和3B表示用于掩模表面3的另一个典型实施例。在这种情况下，作为例子，彩色转盘的盘状玻璃基片100用作基片1，用于涂敷光学滤波层分段25。在这个例子中，通过涂敷光致抗蚀剂40，以及随后的曝光和显影光致抗蚀剂实现掩模操作。在这个典型实施例中，通过分区施加光致抗蚀剂40以实现涂敷操作。实施这种操作可以是涂刷，滚轧，丝网印刷或无空气喷涂。然后，按照所需的掩模图形或对应的光学滤波层分段轮廓，曝光和显影光致抗蚀剂40，因此，我们得到图3B所示的分区图形或分段抗蚀层5，它作为基片1表面3上的掩模。
然后，如参照图1B至1D所解释的，可以按照这种方式对掩模的基片作进一步处理，为的是得到按照本发明有一个或多个光学滤波层分段的基片。
图4A和4B表示制作有抗蚀层5的带图形抗蚀掩模的另一个方案，抗蚀层5是按照光学滤波层分段形成轮廓或分段或区域图形。按照这个方案，如图4A所示，模板30安排在表面3上。然后，施加抗蚀剂到有模板的表面，为的是制作至少覆盖表面子区15的抗蚀层5，该区域是用于掩模。例如，借助于涂刷，滚轧，丝网印刷或无空气喷涂可以施加抗蚀剂。
其次，去除模板30，得到图4B所示按照模板30轮廓的分段或带图形的抗蚀层5，它保留在表面3上作为掩模。按照这种方法掩模的基片1与图3B所示的基片类似，按照图1B至1C的过程步骤对它作进一步的处理。
基于图5A和5B所示的剖面图，我们描述按照本发明另一个实施例在基片上制作光学滤波层的方法。在本发明的这个实施例中，-固定轮廓掩模到基片的表面上，制作基片表面的掩模，
-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-从基片表面分离有光学滤波层的轮廓掩模。
图5A表示安排在真空室19中的基片1，在待涂敷的基片1表面3上固定有分段切口35的轮廓掩模。在图5A所示的状态下，已经沉积包含各个单层231，232，233的多个滤波层23。
具体地说，在图5A所示的典型实施例中，借助于磁力使轮廓掩模33保持在基片表面3上。磁性装置37安排在基片相反侧4的表面3下方，为的是施加磁力。磁性装置37产生的磁场在轮廓掩模33与磁性装置37之间产生吸引力，它把轮廓掩模拉到基片的表面3上。为了能使磁力作用到轮廓掩模33上，轮廓掩模包含可磁化材料是合适的。例如，由可磁化的薄金属片制成的金属箔适合于这个目的。通过研磨或激光切割或射水切割或刻蚀或这些方法中至少两种方法的组合，利用薄膜或箔片可以制作有足够精确轮廓的轮廓掩模。这些方法中的一些方法，例如，研磨，还可以处理薄膜/箔片的叠层，为的是在同一个步骤中得到多个轮廓掩模。
轮廓的取向应当尽可能精确地相对于待涂敷的子区17，可以采取附加的措施，例如，固定或调整轮廓掩模的位置借助于-一个或多个调整孔，或借助于-至少一个定位边缘或-至少一个标记或夹具，或借助于-机械定向，或借助于-基片表面或掩模或基片夹具(未画出)上至少一个凸块，它啮合在掩模或基片表面的凹口中，或借助于-这些措施中至少两个的组合。
图5A表示基片表面3上有心轴形式凸块43的典型实施例，它啮合在掩模33的凹口42中。配置这种类型的定位装置也是有利的，例如，一个或多个心轴安排在基片夹具上，因此，不必在基片1配置诸如凸块的这些装置。
按照这个实施例的改进方案，可以按照这样的方式选取凸块43和对应凹口42的位置，轮廓掩模33的位置是相对于表面3固定的，固定点是由凸块43和切口42形成的，按照这样的方式选取这个固定点的位置，使得在真空沉积光学滤波层23期间温度变化造成轮廓掩模33的局部位移最小化。这可以使光学滤波层分段的轮廓中多余偏差减至最小。
在这个方法实施例中，按照改进的方案，轮廓掩模33也可以安排在基片表面3上，只有当它是在真空沉积室19中。这就可以在真空室中制作光学滤波层分段，而不必为了掩模需要移出基片1。
在真空沉积光学滤波层23之后，由于磁性固定，可以容易地移动轮廓掩模33及其上面的滤波层23，从而得到图5B所示的基片1，其中光学滤波层分段25，26对应于轮廓掩模33的分段切口35。
按照本发明这个实施例的另一个方案，借助于粘合层使轮廓掩模33固定在基片表面上。在这种情况下，粘合层最好加到轮廓掩模上。然后，如图5A所示，基片1和轮廓掩模33上涂敷光学滤波层23，其中轮廓掩模33通过粘合层牢固地粘贴到表面3上。在沉积光学滤波层23之后，可以从该表面剥离轮廓掩模33。然后，通过清洗使基片清洁，为的是从表面3上去除可能存在的粘合剂残留物。
作为例子，由热稳定塑料制成的塑料薄膜适用于这个方案中的轮廓掩模33。具体地说，可以使用具有特别热稳定性的聚酰亚胺薄膜。
图6至9表示各种典型实施例的磁性装置37，该装置可用于磁性固定轮廓掩模。
图6表示磁性装置37，包括有磁体44和极靴45的极靴装置371。这种类型的磁性装置37适合于相对小的轮廓掩模。然而，也可以利用多个这种类型的极靴装置371，为了使轮廓掩模33定位在若干个区域。
图7表示有微磁极装置372的磁性装置37的典型实施例。微磁极装置372包含有开孔46的磁体44，磁体44固定到回流板47。最好是，微磁极装置372安排在待涂敷基片侧面4的上面，它是在待涂敷基片3的相反侧，可以使回流板47远离基片。
在图8所示的典型实施例中，磁性装置37包括含磁极46的磁带373。这种类型的磁带具有可弯曲的优点，所以，它适合于基片1的形状，具有可变形性。
图9表示另一种选择的磁性装置37。这种磁性装置37包括在回流板47上安排的多个单磁体48，为的是使作用到轮廓掩模33的磁力有足够均匀的分布。例如，在这个装置中，如图9所示，N极和S极是交替地面朝外。最好是，这个装置是这样安排的，在基片1处，回流板47远离基片，或单个磁体的磁极面向侧面4。
利用图5至9所示这些磁性装置的例子，在掩模区域上可以实现基本均匀的吸引力分布，为了确保轮廓掩模与被涂敷区域有良好的接触。这可以防止光学滤波层材料在轮廓掩模下发生蠕变，与此同时，这意味着光学滤波层分段的轮廓清晰度可以与掩模的轮廓清晰度相当。
图10至12表示按照本发明涂敷基片的典型实施例。图10表示数字式投影仪中使用彩色转盘的滤光盘101。滤光盘101包括盘状玻璃基片，如图1A至1D，图2，图4A，3B，4A，4B，5A，5B中的剖面图所示。玻璃基片101是圆形，并有中心设置的开孔102。这个开孔用于固定和定位滤波盘101到基座上。在基片1或100上涂敷三个圆形分段形式的光学滤波层分段25，26，27，它们是按照本发明方法制作的。最好是，滤波层分段25，26，27被沉积成多个干涉滤波层，为的是在每种情况下从光源滤出某些颜色的光，其中彩色转盘安排在光源的光程中。对于每个分段25，26，27，重复掩模和真空沉积的步骤，这些分段对应于三个不同的光学滤波层分段；利用不同的掩模，使基片表面的不同分段上有不同的光学滤波层。
转动包含滤波盘的彩色转盘，可以顺序滤出各种颜色。另一个圆形分段103没有被涂敷，为的是给出附加的白光或明亮通道。各个分段也不必有相同的尺寸。相反，滤波层分段25，26，27覆盖的扇区尺寸可以取决于所用光源的频谱分布，为了实现具有良好光输出的平衡色分布。
然而，按照本发明的方法还适合于涂敷各种其他的基片。例如，图11表示涂敷多个光学滤波层分段25，26，27，28的薄膜/箔片104。这种类型的薄膜/箔片也可用作分段的光学滤波器。然而，滤波层分段也可以实现装饰的目的。这种类型的基片也可用于有多个传感器表面的传感器，而给每个传感器表面分配一个光学滤波层分段，为的是滤出入射到传感器表面上的光。利用每个分段，可以滤出和检测不同的颜色。传感器本身也可用作涂敷一个或多个传感器表面的基片。本发明应用的一个例子是涂敷图像传感器的像素区用于彩色滤波。
此外，本发明也可用于沉积光学滤波层分段，这些分段的形状是可见信息的形式，具体是文字，符号或标识。图12表示这种形式的例子。图12表示有头灯110的汽车105正视图。按照本发明涂敷的基片合并在汽车105的头灯110中。透明基片上光学滤波层分段25中的图形是可见信息的形式。具体地说，在这个典型的实施例中，涂层可以是标识形状的图形；图12中涂层25形成的标识是用斜体字“L”的形状，它仅仅作为一个例子。例如，涂层25可以制作成汽车制造商的标识或文字形式，即，分段的区域图形。在接通头灯或在柔光照明下，例如，在接通停车等时，可以看见这个标识，它产生引人注目的装饰效应。
专业人员清楚地知道，本发明不局限于以上描述的典型实施例，它可以有各种变化的形式。具体地说，还可以把各个典型实施例的特征进行组合。
标号列表1 基片3 基片表面4 基片表面的相反侧5 抗蚀层7 打印头9 打印头喷嘴11 打印头容器13 抗蚀剂15 基片表面的掩模分段17 基片表面的空白、未掩模分段19 真空室21 涂敷源23 光学滤波层231，232，233 23的各层25，26，27，28 光学滤波层分段251，252，253 25的各层30 模板33 轮廓掩模35 轮廓掩模的分段切口37 磁性装置371 极靴装置372 微磁极装置373 磁带40 光致抗蚀剂42 投影43 凹口44 磁体45 极靴
46 磁体的磁极47 回流板48 单个磁铁100 彩色转盘的玻璃基片101 彩色转盘的滤波盘102 101中的开孔103 100的未涂敷圆形分段104 薄膜/箔片105 汽车110 头灯
权利要求
1.一种在基片上至少制作一个光学滤波层分段的方法，其中-在基片表面上制作包含抗蚀层的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-从抗蚀层上去除有光学滤波层的抗蚀层，其中沉积光学滤波层至少发生在高于150℃的温度下，最好是在高于150℃直至400℃的范围内。
2.按照权利要求1的方法，其中真空沉积光学滤波层至少发生在170℃±15℃的范围内，最好是在170℃±10℃的范围内。
3.按照权利要求1或2的方法，其中真空沉积包括等离子增强沉积，具体是溅射或等离子增强的真空镀膜。
4.一种在基片上至少制作一个光学滤波层分段的方法，具体是按照以上权利要求中任何一个的方法，其中-在基片表面上制作包含抗蚀层的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-使抗蚀层发生膨胀，去除有光学滤波层的抗蚀层。
5.按照权利要求4的方法，其中制作包含抗蚀层的掩模包括施加光致抗蚀剂，以及曝光和显影光致抗蚀剂。
6.按照权利要求4或5的方法，其中制作包含抗蚀层的掩模包括施加终止抗蚀剂。
7.按照权利要求4至6中任何一个的方法，其中通过膨胀去除抗蚀层包括利用碱性溶液处理抗蚀层。
8.一种在基片上制作光学滤波层分段的方法，具体是按照以上权利要求中任何一个的方法，其中-在基片表面上制作包含抗蚀层的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-从基片上剥离抗蚀层与光学滤波层。
9.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中印制用于抗蚀层的抗蚀剂。
10.按照权利要求9的方法，其中借助于打印头，印制用于抗蚀层的抗蚀剂。
11.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中借助于计算机控制的印制方法，在基片上施加用于抗蚀层的抗蚀剂。
12.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中在基片表面上安排模板，和施加抗蚀剂到有模板的基片表面上。
13.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中借助于涂刷，滚轧，丝网印刷或无空气喷涂方法，施加用于抗蚀层的抗蚀剂。
14.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中在沉积期间加热涂敷表面，而抗蚀层上沉积的光学滤波层在冷却时产生裂纹。
15.一种在基片上制作光学滤波层分段的方法，具体是按照以上权利要求中任何一个的方法，其中-在基片表面上固定一个轮廓掩模，制作基片表面的掩模，-利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层，和-从基片表面上分离有光学滤波层的轮廓掩模。
16.按照权利要求15的方法，其中安排轮廓掩模在真空沉积室中的基片表面上。
17.按照权利要求15或16的方法，其中借助于磁力使轮廓掩模保持在基片表面上。
18.按照权利要求17方法，其中利用基片表面下方安排的磁性装置固定轮廓掩模。
19.按照权利要求18方法，其中磁性装置包括回流板上的极靴装置，微磁极装置，磁带或单个磁体。
20.按照权利要求15至19中任何一个的方法，其中轮廓掩模包括可磁化材料。
21.按照权利要求15至20中任何一个的方法，其中轮廓掩模包括金属箔片或塑料薄膜，具体地说包括热稳定塑料。
22.按照权利要求15至21中任何一个的方法，其中借助于粘合层使轮廓掩模固定到基片表面上。
23.按照权利要求22的方法，其中在沉积操作之后，从基片表面上剥离轮廓掩模。
24.按照权利要求15至23中任何一个的方法，其中固定或调整轮廓掩模的位置是借助于-一个或多个调整孔，或借助于-至少一个定位边缘或-至少一个标记或夹具，或借助于-机械定向，或借助于-基片表面或掩模上至少一个凸块，它啮合在掩模或基片表面的凹口中，或借助于-这些措施中至少两个的组合。
25.按照权利要求15至24中任何一个的方法，其中轮廓掩模的位置固定在相对于基片表面的固定点，并按照这样的方式选取它的位置，使得在真空沉积光学滤波层期间温度变化造成掩模轮廓的局部位移最小化。
26.按照权利要求15至25中任何一个的方法，其中通过模压或研磨或激光切割或射水切割或刻蚀或这些方法中至少两种方法的组合，利用薄膜/箔片制作轮廓掩模。
27.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中真空沉积光学滤波层包括至少一层的物理汽相沉积(PVD)。
28.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中光学滤波层的真空沉积包括至少一层的溅射。
29.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中光学滤波层的真空沉积包括至少一层的真空涂膜。
30.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中光学滤波层的真空沉积包括至少一层的化学汽相沉积。
31.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中光学滤波层的真空沉积包括至少一层的等离子脉冲诱发的汽相沉积。
32.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中光学滤波层的真空沉积包括多层的沉积。
33.按照权利要求32的方法，其中至少沉积有不同成分的两层。
34.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中光学滤波层的真空沉积包括干涉滤波层的沉积。
35.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中真空沉积光学滤波层至少发生在高于150℃的掩模表面温度下，最好是在高于150℃直至400℃的范围内。
36.按照权利要求35的方法，其中掩模表面的温度至少是在170℃±15℃的范围内，最好是在170℃±10℃的范围内。
37.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中涂敷圆形分段的一段表面。
38.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中沉积的光学滤波层分段是可见信息形式的形状，具体是文字，符号或标识。
39.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中至少重复一次掩模和真空沉积的步骤，利用不同的掩模，使不同分段表面有光学滤波层。
40.按照权利要求39的方法，其中不同的分段有不同的光学滤波层。
41.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中涂敷用于彩色转盘的盘状基片。
42.按照以上权利要求中任何一个的方法，其中涂敷玻璃基片或基片的玻璃面。
43.按照以上权利要求中任何一个方法的用途，用于制作分段光学滤波器。
44.按照以上权利要求中任何一个方法的用途，用于制作有传感器表面的传感器，其中至少一个传感器覆盖光学滤波层分段。
45.按照以上权利要求中任何一个方法的用途，用于涂敷薄膜/箔片。
46.按照以上权利要求中任何一个方法的用途，用于涂敷有装饰图形的基片。
全文摘要
本发明提供一种在基片上至少制作一个光学滤层分段的方法，其中在基片表面上制作包含抗蚀层的掩模；利用真空沉积法，在基片表面上沉积光学滤波层；从抗蚀层上去除有光学滤波层的抗蚀层；其中沉积光学滤波层至少发生在高于150℃的温度下，最好是在高于150℃至400℃的范围内。
文档编号G02B5/20GK1721889SQ20051008461
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者迪特·维特博格, 托马斯·库帕, 录兹·佐格, 安德里·米尔坦斯 申请人:肖特股份公司