LED面板灯用扩散板的制备方法

摘要

本发明涉及一种LED面板灯用扩散板的制备方法，其包括如下步骤：a、提供母盘衬底，并在所述母盘衬底的正面设置双层掩膜层；b、在上述双层掩膜层上制作所需的刻蚀窗口；c、进行纵向刻蚀，以在所述母盘衬底内得到沟槽；d、进行横向刻蚀，以得到若干母盘微凸结构；e、并对母盘衬底的背面进行减薄；f、对上述的母盘衬底进行切割，以得到所需的母盘；g、将上述金属母盘装入注塑机内，利用常规的注塑工艺制备与光盘相似的扩散板，所述扩散板的中心区设有贯通扩散板的扩散板圆孔，且在扩散板内形成于与母盘微凸结构相对应的导光微结构。本发明工艺简单，与现有半导体工艺相兼容，能确保扩散板的正面出光效果，安全可靠。

权利要求

1.一种LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是，所述扩散板的制备方法包括如下步骤：（a）、提供母盘衬底（10），并在所述母盘衬底（10）的正面设置双层掩膜层，所述双层掩膜层包括覆盖于母盘衬底（10）正面的底层掩膜（9）以及位于底层掩膜（9）上的光刻胶层（8）；

（b）、在上述双层掩膜层上制作所需的刻蚀窗口，所述刻蚀窗口贯通光刻胶层（8）以及底层掩膜（9）；

（c）、利用上述刻蚀窗口对母盘衬底（10）进行纵向刻蚀，以在所述母盘衬底（10）内得到沟槽（13），所述沟槽（13）从母盘衬底（10）的正面垂直向下延伸；

（d）、利用刻蚀窗口对上述母盘衬底（10）内的沟槽（13）进行横向刻蚀，以得到若干母盘微凸结构（14）；

（e）、去除上述母盘微凸结构（14）上的底层掩膜（9）以及光刻胶层（8），并对母盘衬底（10）的背面进行减薄；

（f）、利用线切割对上述的母盘衬底（10）进行切割，以得到所需的母盘（16），利用电铸工艺将所述母盘（16）进行翻录后剥离，以得到所需的金属母盘：（g）、将上述金属母盘装入注塑机内，利用常规的注塑工艺制备与光盘相似的扩散板（1），所述扩散板（1）的中心区设有贯通扩散板（1）的扩散板圆孔（2），且在扩散板（1）内形成于与母盘微凸结构（14）相对应的导光微结构（4）。

2.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：所述底层掩膜（9）包括二氧化硅层，所述二氧化硅层通过PECVD生长在母盘衬底（10）的正面，底层掩膜（9）的厚度为200nm 2000nm，所述光刻胶层（8）的厚度为10μm 50μm。

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3.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是，步骤（b）中，在双层掩膜层上制作刻蚀窗口时，包括如下步骤：（b1）、利用光刻版对光刻胶层（8）进行光刻，以得到若干贯通光刻胶层（8）的光刻胶刻蚀窗口（11）；

（b2）、利用BOE溶液对底层掩膜（9）进行刻蚀，以得到贯通底层掩膜（9）的底层掩膜刻蚀窗口（12），所述底层掩膜刻蚀窗口（12）与光刻胶刻蚀窗口（11）对应一致。

4.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：步骤（c）中，对母盘衬底（10）进行纵向刻蚀时，ICP刻蚀设备的上偏压功率为1000W 1500W，下偏压功率为0W~ ~

50W，刻蚀气体BCl3的流量为100sccm~150sccm，刻蚀气体Cl2的流量为5sccm~10sccm，纵向刻蚀时间为1500s 3000s。

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5.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：步骤（d）中，对母盘衬底（10）进行横向刻蚀时，ICP刻蚀设备的上偏压功率为500W 1000W，下偏压功率为300W~~1000W，刻蚀气体BCl3的流量为50sccm~100sccm，刻蚀气体Cl2的流量为10sccm~50sccm，横向刻蚀时间为500s 1000s。

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6.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：步骤（e）中，利用研磨对母盘衬底（10）的背面进行减薄，以使得减薄后母盘衬底（10）的厚度为300μm。

7.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：所述母盘微凸结构（14）的形状包括圆锥状、半球状或圆台状。

8.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：所述扩散板（1）的材质包括光学级聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯；所述扩散板（1）的半径为60±

1mm，厚度为1.2±0.1mm，扩散板圆孔（2）的半径为10-40mm。

9.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：所述扩散板（1）内的导光微结构（4）排布形成用于对进入扩散板（1）的光线进行导光以及散射的导光体（6），所述导光体（6）在扩散板（1）内呈绕扩散板圆孔（2）的螺旋状分布，或导光体（6）在扩散板（1）内呈多个相互平行分布的圆环状分布。

10.根据权利要求1所述的LED面板灯用扩散板的制备方法，其特征是：所述母盘衬底（10）包括蓝宝石衬底或硅衬底。

说明书

LED面板灯用扩散板的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制备方法，尤其是一种LED面板灯用扩散板的制备方法，属于扩散板制备的技术领域。

背景技术

[0002] 光盘作为信息存储的载体，已广泛应用于信息存储领域，记录在光盘上的数据呈螺旋状，由中心向外散开，光盘表面有许多致密微小的坑点，用于记录数字信息。

[0003] LED(Light Emitting Diode，发光二极管)技术以其省电、亮度高、使用寿命长、抗震性能好等优点被广泛推广，近几年来LED灯在日常照明以及显示器方面的应用越来越广泛。因此，如何利用光盘结构来得到所需的LED照明光源是现有技术势待解决的一个问题。此外，对于LED面板灯而言，如何制备确保扩散板的正面出光效果是一个难题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种LED面板灯用扩散板的制备方法，其工艺简单，与现有半导体工艺相兼容，能确保扩散板的正面出光效果，安全可靠。

[0005] 按照本发明提供的技术方案，一种LED面板灯用扩散板的制备方法，所述扩散板的制备方法包括如下步骤：

[0006] a、提供母盘衬底，并在所述母盘衬底的正面设置双层掩膜层，所述双层掩膜层包括覆盖于母盘衬底正面的底层掩膜以及位于底层掩膜上的光刻胶层；

[0007] b、在上述双层掩膜层上制作所需的刻蚀窗口，所述刻蚀窗口贯通光刻胶层以及底层掩膜层；

[0008] c、利用上述刻蚀窗口对母盘衬底进行纵向刻蚀，以在所述母盘衬底内得到沟槽，所述沟槽从母盘衬底的正面垂直向下延伸；

[0009] d、利用刻蚀窗口对上述母盘衬底内的沟槽进行横向刻蚀，以得到若干母盘微凸结构；

[0010] e、去除上述母盘微凸结构上的底层掩膜以及光刻胶层，并对母盘衬底的背面进行减薄；

[0011] f、利用线切割对上述的母盘衬底进行切割，以得到所需的母盘，利用电铸工艺将所述母盘进行翻录后剥离，以得到所需的金属母盘：

[0012] g、将上述金属母盘装入注塑机内，利用常规的注塑工艺制备与光盘相似的扩散板，所述扩散板的中心区设有贯通扩散板的扩散板圆孔，且在扩散板内形成于与母盘微凸结构相对应的导光微结构。

[0013] 所述底层掩膜包括二氧化硅层，所述二氧化硅层通过PECVD生长在母盘衬底的正面，底层掩膜的厚度为200nm～2000nm，所述光刻胶层的厚度为10μm～50μm。

[0014] 步骤b中，在双层掩膜层上制作刻蚀窗口时，包括如下步骤：

[0015] b1、利用光刻版对光刻胶层进行光刻，以得到若干贯通光刻胶层的光刻胶刻蚀窗口；

[0016] b2、利用BOE溶液对底层掩膜进行刻蚀，以得到贯通底层掩膜的底层掩膜刻蚀窗口，所述底层掩膜刻蚀窗口(12)与光刻胶刻蚀窗口对应一致。

[0017] 步骤c中，对母盘衬底进行纵向刻蚀时，ICP刻蚀设备的上偏压功率为1000W～1500W，下偏压功率为0W～50W，刻蚀气体BCl3的流量为100sccm～150sccm，刻蚀气体Cl2的流量为5sccm～10sccm，纵向刻蚀时间为1500s～3000s。

[0018] 步骤d中，对母盘衬底进行横向刻蚀时，ICP刻蚀设备的上偏压功率为500W～1000W，下偏压功率为300W～1000W，刻蚀气体BCl3的流量为50sccm～100sccm，刻蚀气体Cl2的流量为10sccm～50sccm，横向刻蚀时间为500s～1000s。

[0019] 步骤e中，利用研磨对母盘衬底的背面进行减薄，以使得减薄后母盘衬底的厚度为300μm。

[0020] 所述母盘微凸结构的形状包括圆锥状、半球状或圆台状。

[0021] 所述扩散板的材质包括光学级PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS)；所述扩散板的半径为60±1mm，厚度为1.2±0.1mm，扩散板圆孔的半径为10-40mm。

[0022] 所述扩散板内的导光微结构排布形成用于对进入扩散板的光线进行导光以及散射的导光体，所述导光体在扩散板内呈绕扩散板圆孔的螺旋状分布，或导光体在扩散板内呈多个相互平行分布的圆环状分布。

[0023] 所述母盘衬底包括蓝宝石衬底或硅衬底。

[0024] 本发明的优点：在母盘衬底上设置光刻胶层以及底层掩膜的双层掩膜层，制作刻蚀窗口后，利用ICP设备对母盘衬底进行纵向刻蚀以及横向刻蚀，以得到母盘微凸结构，通过对母盘衬底进行减薄以及线切割得到母盘，利用母盘通过注塑机能制备得到所需的扩散板，利用扩散板能制备所需的LED面板灯，工艺简单，与现有半导体工艺相兼容，能确保扩散板的正面出光效果，安全可靠。

附图说明

[0025] 图1为本发明形成LED面板灯的结构示意图。

[0026] 图2为本发明LED照明光源与导光微结构配合的示意图。

[0027] 图3为本发明导光体在扩散板上的分布示意图。

[0028] 图4～图8为本发明制备得到母盘的具体实施结构剖视图，其中

[0029] 图4为本发明在母盘衬底上得到双层掩膜层后的剖视图。

[0030] 图5为本发明得到刻蚀窗口后的剖视图。

[0031] 图6为本发明对母盘衬底进行纵横刻蚀后的剖视图。

[0032] 图7为本发明对母盘衬底进行横向刻蚀后的剖视图。

[0033] 图8为本发明得到母盘的结构示意图。

[0034] 附图标记说明：1-扩散板、2-扩散板圆孔、3-LED照明光源、4-导光微结构、5-反射膜、6-导光体、7-分隔环、8-光刻胶层、9-底层掩膜、10-母盘衬底、11-光刻胶刻蚀窗口、12-底层掩膜刻蚀窗口、13-沟槽、14-母盘微凸结构、15-母盘圆孔以及16-母盘。

具体实施方式

[0035] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0036] 如图1和图2所示：为本发明利用扩散板1制备得到LED面板灯的示意图，所述LED面板灯具有光线柔和均匀，且具有高发光效率的特点，具体地，在所述扩散板1的中心区设有贯通扩散板1的扩散板圆孔2；在所述扩散板1的扩散板圆孔2内设有若干LED照明光源3，所述LED照明光源3的出光面贴在通孔2的内壁上，在扩散板1的导光面上设有若干用于对LED照明光源3射入的光线导光以及散射的导光体6；扩散板1利用导光体6导光后，能使得LED照明光源3发出的光线经导光体6导光后从扩散板1的出光面发出均匀柔和的光线。

[0037] 具体地，扩散板1采用透明的塑料制成，扩散板1呈圆盘状，即与现有光盘相同的形状，扩散板1可以利用现有光盘形成。所述扩散板1的材质为光学级PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚苯乙烯(PS)，所述扩散板1的半径为60±1mm，厚度为1.2±0.1mm，通孔半径为10-40mm。导光体6在扩散板1上的分布区域与现有光盘的信息区对应一致。

[0038] 扩散板1的中心区设置贯通扩散板1的扩散板圆孔2，扩散板圆孔2与扩散板1呈同轴分布。在扩散板圆孔2的内壁设置若干LED照明光源3，LED照明光源3的底面与扩散板1的底面平行，即LED照明光源3的底面与扩散板1的导光面相平行。LED照明光源3的高度为0.6mm，LED照明光源3可以采用现有常用侧发光的照明结构形式，LED照明光源3的出光面贴在扩散板圆孔2的内壁，并与扩散板1固定。LED照明光源3发出的光线进入扩散板1内，并由扩散板1内的导光体6进行导光以及散射后，从扩散板1的出光面射出，达到光线均匀柔和的目的，同时提高了出光效率。

[0039] 进一步地，在所述扩散板1的导光面上镀有反射膜5，在每个导光体6内设有若干均匀分布的导光微结构4，所述导光微结构4呈圆锥状，导光微结构4的顶角指向扩散板1的出光面。

[0040] 本发明实施例中，反射膜5可以为铝膜，扩散板1的一面镀有反射膜5后，能进一步提高从扩散板1的出光面的出光效率。导光微结构4的底面位于扩散板1的导光面上。导光微结构4在每个导光体6内均为均匀分布，即在扩散板1内具有多圈由导光微结构4形成的导光体6。此外，导光微结构4还可以呈半球状或圆台状，导光微结构4呈半球状时，球心靠近扩散板1的导光面，球心指向外壁的方向与导光面指向出光面的方向相一致，半球的半径为15μm～200μm。当导光微结构4呈圆台状时，圆台的大端面指向小端面的方向与导光面指向出光面的方向相一致。

[0041] 如图3所示，所述导光体6在扩散板1内呈绕扩散板圆孔2的环形分布，所述扩散板1的导光面上设置若干分隔环7，相邻的分隔环7间形成导光体6，扩散板1上导光体6为九个。

[0042] 具体实施时，扩散板1的导光面上设置10圈分隔环7，分隔环7的圆心均为扩散板1的圆心，分隔环7间层同轴的平行分布。相邻的分隔环7间的区域为导光体6，扩散板1上通过分隔环1形成九个导光体6。为了提高导光与散射效果，具体实施时，扩散板1上的分隔环7的半径依次为18mm、21mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm以及59.5mm。当然，具体实施时，导光体6还可以呈绕通孔2的螺旋状分布。导光体6采用螺旋状分布时，在导光体6内也包括与导光体6形状相一致的导光微结构4。

[0043] 进一步地，所述导光微结构4的顶角为90°，导光微结构4的高度为0.04mm；导光体6内导光微结构4间的间距D为

[0044] D＝k*d；

[0045] 其中，d为相邻导光微结构4间的初始间距，初始间距d为0.15mm，k为每个导光体6的间距调整系数，扩散板1上导光体6的间距调整系数k从内至外依次为1.7345、1.7335、1.5825、1.41705、1.3155、1.1407、1.0085、0.818、0.6235。

[0046] 本发明实施例中，需要对位于导光体6内导光微结构4的起始位置进行设置，当导光微结构4的起始位置确定后，根据上述间距D能确定其余导光微结构4的位置，即完成导光微结构4在每个导光体6内的布置。

[0047] 具体实施时，可以对扩散板1建立直角坐标系，直角坐标系的原点为扩散板1的圆心，直角坐标系的单位为1mm。对于邻近扩散板1圆心的第一个导光体6，位于所述导光体6内导光微结构4的初始纵横坐标均为(-21+D1)。而对于邻近第一个导光体6的第二导光体6，其内导光微结构4的初始纵横坐标均为(-25+D2)，其中，D1为1.7345*0.15，D2为1.7335*0.15。对于任意位于同一导光体6内的所有导光微结构4，所有导光微结构4底面圆心的连线均位于同一圆环上。扩散板1上其余导光体6内导光微结构4初始位置的确定根据上述说明进行依次确认，具体不再一一列举。

[0048] 如图4～图8所示，为了能制备得到上述LED面板灯用的扩散板1，以满足LED面板灯的出光要求，所述扩散板的制备方法包括如下步骤：

[0049] a、提供母盘衬底10，并在所述母盘衬底10的正面设置双层掩膜层，所述双层掩膜层包括覆盖于母盘衬底10正面的底层掩膜9以及位于底层掩膜9上的光刻胶层8；

[0050] 如图4所示，所述底层掩膜9包括二氧化硅层，所述二氧化硅层通过PECVD生长在母盘衬底10的正面，底层掩膜9的厚度为200nm～2000nm，所述光刻胶层8的厚度为10μm～50μm。母盘衬底10可以为蓝宝石衬底或硅衬底。

[0051] b、在上述双层掩膜层上制作所需的刻蚀窗口，所述刻蚀窗口贯通光刻胶层8以及底层掩膜层9；

[0052] 如图5所示，在双层掩膜层上制作刻蚀窗口时，包括如下步骤：

[0053] b1、利用光刻版对光刻胶层8进行光刻，以得到若干贯通光刻胶层8的光刻胶刻蚀窗口11；

[0054] b2、利用BOE溶液对底层掩膜9进行刻蚀，以得到贯通底层掩膜9的底层掩膜刻蚀窗口12，所述底层掩膜刻蚀窗口12与光刻胶刻蚀窗口11对应一致。

[0055] 本发明实施例中，制作的刻蚀窗口主要用于对母盘衬底10进行刻蚀，以得到母盘微凸结构14，所述母盘微凸结构14与扩散板1内的导光微结构4相对应，因此，在制作刻蚀窗口时，可以利用Tracepro模拟软件来模拟导光微结构4的分布，得到母盘微凸结构14的分布以及相关尺寸，从而能得到相应的光刻版，模拟分析得到光刻版的过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

[0056] 利用光刻版对光刻胶层8进行光刻，得到光刻胶刻蚀窗口11，在根据光刻胶刻蚀窗口11利用BOE溶液对二氧化硅层进行刻蚀，得到底层掩膜刻蚀窗口12，即底层掩膜刻蚀窗口12与光刻胶刻蚀窗口11共同形成刻蚀窗口，利用刻蚀窗口能满足下述对母盘衬底10的刻蚀要求。利用BOE溶液对二氧化硅层进行刻蚀为本技术领域所熟知的技术手段，具体对底层掩膜9刻蚀得到底层掩膜刻蚀窗口11的过程不再赘述。

[0057] c、利用上述刻蚀窗口对母盘衬底10进行纵向刻蚀，以在所述母盘衬底10内得到沟槽13，所述沟槽13从母盘衬底10的正面垂直向下延伸；

[0058] 如图6所示，对母盘衬底10进行纵向刻蚀时，ICP刻蚀设备的上偏压功率为1000W～1500W，下偏压功率为0W～50W，刻蚀气体BCl3的流量为100sccm～150sccm，刻蚀气体Cl2的流量为5sccm～10sccm，纵向刻蚀时间为1500s～3000s。

[0059] d、利用刻蚀窗口对上述母盘衬底10内的沟槽13进行横向刻蚀，以得到若干母盘微凸结构14；

[0060] 如图7所示，，对母盘衬底10进行横向刻蚀时，ICP刻蚀设备的上偏压功率为500W～1000W，下偏压功率为300W～1000W，刻蚀气体BCl3的流量为50sccm～100sccm，刻蚀气体Cl2的流量为10sccm～50sccm，横向刻蚀时间为500s～1000s。所述母盘微凸结构14的形状包括圆锥状、半球状或圆台状，母盘微凸结构14的具体形状可以根据需要进行选择，在母盘微凸结构14的形状确定后，制备扩散板1内导光微结构4的形状随之确定。

[0061] e、去除上述母盘微凸结构14上的底层掩膜9以及光刻胶层8，并对母盘衬底10的背面进行减薄；

[0062] 本发明实施例中，通过常规技术手段去除底层掩膜9以及光刻胶层8，并对母盘衬底10进行清洗，并对清洗后的母盘衬底10进行减薄，减薄后的母盘衬底10厚度为300μm，对母盘衬底10的具体减薄过程为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

[0063] f、利用线切割对上述的母盘衬底10进行切割，以得到所需的母盘16，利用电铸工艺将所述母盘16进行翻录后剥离，以得到所需的金属母盘：

[0064] 本发明实施例中，采用常规的线切割工艺对母盘衬底10进行切割，在切割时，对减薄后的母盘衬底10中心区域以及外圈多余部分均进行切割，以得到圆形的母盘16。为了能利用现有光盘的制备工艺得到扩散板1，降低扩散板1的制备成本，对形成的母盘16进行电铸，在剥离后得到金属母盘，所述金属母盘内具有与母盘通孔15相一致的金属母盘通孔。对母盘16进行电铸以及剥离的具体过程均为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

[0065] g、将上述金属母盘装入注塑机内，利用常规的注塑工艺制备与光盘相似的扩散板1，所述扩散板1的中心区设有贯通扩散板1的扩散板圆孔2，且在扩散板1内形成于与母盘微凸结构14相对应的导光微结构4。

[0066] 本发明实施例中，所述注塑机可以为现有制备光盘的注塑设备，母盘16转入注塑机后，利用母盘16制备扩散板1的过程与利用注塑机制备光盘的过程相一致，具体不再赘述。

[0067] 本发明在母盘衬底10上设置光刻胶层8以及底层掩膜9的双层掩膜层，制作刻蚀窗口后，利用ICP设备对母盘衬底10进行纵向刻蚀以及横向刻蚀，以得到母盘微凸结构14，通过对母盘衬底10进行减薄以及线切割得到母盘16，利用母盘16通过注塑机能制备得到所需的扩散板1，利用扩散板1能制备所需的LED面板灯，工艺简单，与现有半导体工艺相兼容，能确保扩散板的正面出光效果，安全可靠。