CN105487160B - 金属线栅偏振器及其制作方法、显示装置 - Google Patents

金属线栅偏振器及其制作方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种金属线栅偏振器制作方法，包括步骤：S1：在衬底基板上制作出间距为P，宽度为W的辅助线栅；S2：利用原子层沉积方式在辅助线栅上覆盖一层厚度大于P/2‑W的金属薄膜；S3：刻蚀辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜；S4：去掉辅助线栅，形成间距为P/2，宽度为P/2‑W的金属线栅，以形成金属线栅偏振器。还公开了一种金属线栅偏振器及显示装置。本发明的金属线栅偏振器制作方法制作的偏振器的金属线栅之间的间距可以为现有方法制作的偏振器的金属线栅的间距的一半，因此本发明的金属线栅偏振器的整体偏振性能得到了大大的提升。

Description

金属线栅偏振器及其制作方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种金属线栅偏振器及其制作方法、显示装置。
背景技术
偏振器件在现代光学系统中有着举足轻重的作用，LCD显示器中必不可少的起偏器和检偏器，OLED面板中偏振片用来减少环境反射光对显示的影响，摄影镜头前加上偏振镜来消除反射光。
而传统的偏振器件，如晶体偏振器尺寸大、价格昂贵且角度入射性能不好。而金属光栅是基于金属栅条表面的电子在入射光作用下沿栅条方向自由振荡，在垂直于栅条方向上受限制，从而表现出强烈的偏振特性，可作为偏振器或偏振分束器。相比传统的偏振器件，如偏振片等，金属线栅偏振器在入射光角度变化很大时也有很好的偏振效果、价格便宜、温度适应性好，尺寸很小，便于应用于微系统中。所以，金属线栅偏振器具有传统偏振器件无法比拟的优势。
目前制作金属线栅偏振器的主要方法包括：纳米压印技术、电子书直写曝光技术、X射线光刻技术和全息光刻技术。但上述方法制作出的金属线栅偏振器的相邻两线栅之间的最小间隔距离P较大，导致偏振光透过率较低，消光比也较低，即整体偏振性能较差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何减小相邻两线栅之间的间隔距离，以提高整体偏振性能。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种金属线栅偏振器制作方法，包括步骤：
S1：在衬底基板上制作出间距为P，宽度为W的辅助线栅；
S2：利用原子层沉积方式在辅助线栅上覆盖一层厚度大于P/2-W的金属薄膜；
S3：刻蚀辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜；
S4：去掉辅助线栅，形成间距为P/2，宽度为P/2-W的金属线栅，以形成金属线栅偏振器。
其中，所述步骤S1包括：
在所述衬底基板上依次形成光刻胶、金属掩膜薄膜及电致抗蚀剂；
利用电子束曝光方式经过曝光显影制作出间距为P，宽度为W的电致抗蚀剂线栅图形；
以电致抗蚀剂线栅图形为掩膜板刻蚀金属掩膜薄膜，制作出间距为P，宽度为W的金属掩膜线栅图形。
以所述金属掩膜线栅图形为掩膜板刻蚀暴露出的光刻胶，制作出间距为P，宽度为W的光刻胶辅助线栅。
其中，所述金属掩膜薄膜材料为金属Cr，采用反应气体为Cl2的感应耦合等离子体方式刻蚀Cr薄膜。
其中，所述步骤S1和S4中，采用反应气体为O2的感应耦合等离子体方式刻蚀光刻胶。
其中，所述步骤S1包括：采用纳米压印技术制作出间距为P，宽度为W的光刻胶或聚合物的辅助线栅。
其中，所述步骤S3包括：以Ar为反应气体，垂直于所述衬底基板方向，采用离子束刻蚀技术将辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜刻蚀掉，刻蚀过程中实时对刻蚀工艺参数进行调整，使所述金属线栅宽度为P/2-W。
其中，所述金属薄膜包括：Al、Ag、Cu或Ir薄膜。
其中，80nm≤P≤100nm，25nm≤W≤35nm。
本发明还提供了一种金属线栅偏振器，包括形成在衬底基板上的若干金属线栅，相邻两个金属线栅的间距为：40nm～50nm，每个金属线栅的宽度为：5nm～15nm。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述金属线栅偏振器。
(三)有益效果
本发明的金属线栅偏振器制作方法制作的偏振器的金属线栅之间的间距可以为现有方法制作的偏振器的金属线栅的间距的一半，因此本发明的金属线栅偏振器的整体偏振性能得到了大大的提升。
附图说明
图1是本发明的金属线栅偏振器制作方法中在衬底基板上形成光刻胶、金属掩膜薄膜及电致抗蚀剂薄膜的示意图；
图2是在图1基础上刻蚀出金属掩膜的示意图；
图3是在图2基础上形成辅助线栅的示意图；
图4是在图3基础上形成金属薄膜的示意图；
图5是在图4基础上刻蚀辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜的示意图；
图6是最终形成的金属线栅偏振器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例的金属线栅偏振器制作方法包括：
步骤一，如图1～3所示，在衬底基板1上制作出间距为P，宽度为W的辅助线栅2＇。
步骤二，如图4所示，利用原子层沉积方式在辅助线栅2＇上覆盖一层厚度大于P/2-W的金属薄膜5。后续刻蚀过程难免会使厚度变薄，因此需要稍大于P/2-W。
步骤三，如图5所示，刻蚀辅助线栅2＇顶部和沟槽对应区域的金属薄膜5。
步骤四，如图6所示，去掉辅助线栅2＇，形成间距为P/2，宽度为P/2-W的金属线栅5＇，以形成金属线栅偏振器。
本实施例中，首先利用现有的技术在满足最小分辨率情况下制作出间距为P，线栅宽度为W的光刻胶线栅。原子层沉积技术由于特殊的自限制反应特性，每个沉积周期只沉积一层原子，可以通过控制沉积周期来极为精确的控制沉积薄膜的厚度(0.05nm级别)，并且三维覆形性能力很好。因此基于原子层沉积技术优良的三维覆形性和精确的厚度控制能力，在光刻胶线栅上覆盖一层厚度大于(略大于)P/2-W的金属薄膜，制备的金属薄膜会很好的复制出光刻胶的图形而不变形，即使在拐角处，线栅边缘处也不会有明显的变形，会显得比较光滑平整。刻蚀掉多余的金属薄膜和光刻胶后，最后形成间距为P/2，线宽为P/2-W的金属线栅，从而获得偏振性能更为优良的金属线栅偏振器。
可见本发明的金属线栅偏振器制作方法制作的偏振器的金属线栅之间的间距可以为现有方法制作的偏振器的金属线栅的间距的一半，因此本发明的金属线栅偏振器的整体偏振性能得到了大大的提升。
本实施例中，步骤一具体包括：
如图1所示，在衬底基板1上依次形成光刻胶2、金属掩膜薄膜3及电致抗蚀剂4。
利用电子束曝光方式经过曝光显影制作出间距为P，宽度为W的电致抗蚀剂线栅图形。
如图2所示，以电致抗蚀剂线栅图形为掩膜板刻蚀金属掩膜薄膜，制作出间距为P，宽度为W的金属掩膜线栅图形3＇。
如图3所示，以所述金属掩膜线栅图形3＇为掩膜板刻蚀暴露出的光刻胶2，制作出间距为P，宽度为W的光刻胶辅助线栅2＇。
其中，金属掩膜薄膜材料为金属Cr，采用反应气体为Cl2的感应耦合等离子体方式刻蚀Cr薄膜。步骤一和步骤四中，采用反应气体为O2的感应耦合等离子体方式刻蚀光刻胶。
步骤一还可以通过其他方法，如采用纳米压印技术制作出间距为P，宽度为W的光刻胶或聚合物的辅助线栅。
本实施例中，步骤三包括：以Ar为反应气体，垂直于衬底基板1方向，采用离子束刻蚀(IBE)技术将辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜刻蚀掉，离子束刻蚀技术具有方向性好的优点，无钻蚀，陡直度高的优点，容易垂直刻蚀。刻蚀过程中实时对刻蚀工艺参数进行调整，使所述金属线栅宽度为P/2-W。
本实施例中，金属薄膜包括：Al、Ag、Cu或Ir薄膜。
其中，80nm≤P≤100nm，25nm≤W≤35nm。
本发明还提供了一种金属线栅偏振器，包括形成在衬底基板上的若干金属线栅，相邻两个金属线栅的间距为：40nm～50nm，为现有的金属线栅间距的一般，每个金属线栅的宽度为：5nm～15nm。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述的金属线栅偏振器。该显示装置可以是：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，包括步骤：
S1：在衬底基板上制作出间距为P，宽度为W的辅助线栅；
S2：利用原子层沉积方式在辅助线栅上覆盖一层厚度大于P/2-W的金属薄膜；
S3：刻蚀辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜；
S4：去掉辅助线栅，形成间距为P/2，宽度为P/2-W的金属线栅，以形成金属线栅偏振器。
2.如权利要求1所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
在所述衬底基板上依次形成光刻胶、金属掩膜薄膜及电致抗蚀剂；
利用电子束曝光方式经过曝光显影制作出间距为P，宽度为W的电致抗蚀剂线栅图形；
以电致抗蚀剂线栅图形为掩膜板刻蚀金属掩膜薄膜，制作出间距为P，宽度为W的金属掩膜线栅图形；
以所述金属掩膜线栅图形为掩膜板刻蚀暴露出的光刻胶，制作出间距为P，宽度为W的光刻胶辅助线栅。
3.如权利要求2所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，所述金属掩膜薄膜材料为金属Cr，采用反应气体为Cl2的感应耦合等离子体方式刻蚀Cr薄膜。
4.如权利要求2所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，所述步骤S1和S4中，采用反应气体为O2的感应耦合等离子体方式刻蚀光刻胶。
5.如权利要求1所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，所述步骤S1包括：采用纳米压印技术制作出间距为P，宽度为W的光刻胶或聚合物的辅助线栅。
6.如权利要求1所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，所述步骤S3包括：以Ar为反应气体，垂直于所述衬底基板方向，采用离子束刻蚀技术将辅助线栅顶部和沟槽对应区域的金属薄膜刻蚀掉，刻蚀过程中实时对刻蚀工艺参数进行调整，使所述金属线栅宽度为P/2-W。
7.如权利要求1所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，所述金属薄膜包括：Al、Ag、Cu或Ir薄膜。
8.如权利要求1～7中任一项所述的金属线栅偏振器制作方法，其特征在于，80nm≤P≤100nm，25nm≤W≤35nm。
9.一种金属线栅偏振器，包括形成在衬底基板上的若干金属线栅，其特征在于，所述金属线栅偏振器采用如权利要求1-8任一项所述的方法制得，且相邻两个金属线栅的间距为：40nm～50nm，每个金属线栅的宽度为：5nm～15nm。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的金属线栅偏振器。
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