Digitale foto- en scanning-elektronenmicroscoop van een transparante hybride fotoresistfilm van in titaniumdioxide-nanodeeltjes ingebedde acrylhars met een dikte van 29 μm. Krediet: Yinglu Liu
Onderzoekers van de Beijing University of Chemical Technology (BUCT) en BOE Technology Group Co., Ltd. (BOE) hebben een nieuw type transparante organisch-anorganische hybride fotoresist ontwikkeld met een zeer instelbare brekingsindex.
De studie, “Een transparante fotoresist gemaakt van in titaniumdioxide-nanodeeltjes ingebedde acrylhars met een instelbare brekingsindex voor UV-afdruklithografie”, gepubliceerd in Engineering presenteert de synthese van transparante fotoresist gemaakt van in titaniumdioxide-nanodeeltjes ingebedde acrylhars met een instelbare brekingsindex van maximaal 2,0 (589 nm) na uitharding door ultraviolet (UV) licht, terwijl een hoge transparantie van meer dan 98% in de bereik van zichtbaar licht en een lage waas van minder dan 0,05%.
De precisiebewerking van optische microstructuren kan eenvoudig en efficiënt worden bedrukt met behulp van de hybride hars, die fungeert als een lichtgeleidingsplaat om het licht van de zijkant naar de bovenkant te geleiden om de energie van het weergaveapparaat te besparen.
De afgelopen jaren, met de snelle ontwikkeling van de elektronische technologie, zijn weergaveapparaten in alle aspecten van het leven gebruikt. Optische materialen zijn in staat licht te controleren en te reguleren en vormen de basis van optische apparaten, die brede toepassingen hebben op gebieden zoals flatpaneldisplays, lenzen, slimme wearables en augmented reality (AR)/virtual reality (VR)-displays.
De brekingsindex is de basiseigenschap van optische materialen en het wordt algemeen aanvaard dat componenten gemaakt van optische hars met een relatief hoge brekingsindex kleiner en lichter zijn en een bredere toepasbaarheid hebben dan componenten gemaakt van gewone optische materialen voor dezelfde brandpuntsafstandvereisten.
Momenteel gecommercialiseerde organische optische materialen, zoals epoxyharsen, polymethylmethacrylaat, polycarbonaat, polystyreen en siliconenharsen, worden beperkt door de structurele eigenschappen van de organische moleculen en polymeerketens, en de brekingsindex van de materialen ligt in het bereik van 1,4– 1.6.
Om de brekingsindex van UV-uithardbare hars af te stemmen, hebben onderzoekers geprobeerd anorganische nanodeeltjes met een hoge brekingsindex aan de acrylhars toe te voegen. Volgens de structurele kenmerken en toepassingsomstandigheden van organisch-anorganische hybride fotoresist in opto-elektronische weergaveapparaten, concentreerde het werk zich op de optimalisatie van in titaniumdioxide-nanodeeltjes ingebedde acrylhars.
De brekingsindex van hybride fotoresist bereikt 1,67 bij 589 nm wanneer het titaniumdioxidegehalte 30 gew.% is in de hybride film, terwijl de brekingsindex van zuivere hars slechts 1,53 is. De onderzoekers testten het hybride materiaal met behulp van elektronenmicroscopie en atoomkrachtmicroscopieanalyse.
Er wordt bevestigd dat de titaniumdioxide-nanodeeltjes uniform in het composietmateriaal kunnen worden gedispergeerd en dat de hybridefilm een uitstekende vlakheid en een ruwheid van slechts 0,196 nm vertoont.
Om nieuw ontwikkelde nanotechnologie en nanocomposieten met uitstekende prestaties uit het laboratorium te halen en deze om te zetten in nieuwe apparaatproducten, heeft de gezamenlijke onderzoeksgroep van BUCT en BOE de organisch-anorganische hybride fotoresist toegepast voor de precisiebewerking van optische microstructuren als lichtgeleidingsplaten voor platte beeldschermen.
De onderzoekers ontwikkelden ook door licht uithardbare harsen met een ultrahoge brekingsindex van 2,0 (589 nm) via een verandering van het basispolymeermateriaal en de hoeveelheden titaniumdioxide-nanodeeltjes. Ook zijn ze geïnteresseerd om hun materiaal voor diverse toepassingen te gebruiken.
De kennis die is verkregen uit zowel laboratorium- als commerciële experimenten over fotonregulatie op verschillende grensvlakken op nano- en microschaal zal naar verwachting helpen bij de bevordering van de menselijke gezondheid via uiterst nauwkeurige medische producten, verlichting en nieuwe displayproducten.
Meer informatie:
Yinglu Liu et al., Een transparante fotoresist gemaakt van in titaniumdioxide nanodeeltjes ingebedde acrylhars met een instelbare brekingsindex voor UV-afdruklithografie, Engineering (2024). DOI: 10.1016/j.eng.2023.12.014
Geleverd door Techniek
