CN107102394A - 一种线栅偏振器、其制作方法及显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线栅偏振器、其制作方法及显示面板，用以解决现有的金属线栅偏振器，在使用过程中金属线栅很容易被氧化或者腐蚀，进而导致线栅偏振器的反射率下降的问题。该线栅偏振器包括：设置在衬底基板上的若干条线栅；其中，线栅相互平行排列、且每相邻两条线栅之间的间距相等；至少一条线栅包括线栅主体、以及包覆在线栅主体表面的保护膜；保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力大于线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力。其中线栅包括线栅主体、以及包覆在线栅主体表面的保护膜，由于保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力均大于线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力，因此保护膜可以有效的保护线栅主体不被氧化或者腐蚀，而且可以提高线栅的硬度以及耐磨损能力。

Description

一种线栅偏振器、其制作方法及显示面板

技术领域

本发明涉及线栅偏振器技术领域，尤其涉及一种线栅偏振器、其制作方法及显示面板。

背景技术

线栅偏振器由衍射光栅构成，其具有使透射的光线成为偏振光的功能，所述衍射光栅在由玻璃等构成的基板上以比光的波长短的周期平行地配置有线栅，其中线栅的周期为线栅的宽度与线栅之间的间距之和。对从光源射入的光，线栅偏振器可以将与线栅平行的光被反射回去，而将垂直于线栅方向的光透射过去，即：垂直于线栅方向为透光轴、平行于线栅方向为反射轴。

现有技术中还提供了一种由金属材料构成的线栅偏振器，然而，现有的金属线栅偏振器通常采用等离子体干刻高膜厚金属制作而成，金属线栅在使用过程中很容易被氧化或者腐蚀，而被氧化或者腐蚀的金属线栅的反射率会严重下降，影响线栅偏振器的性能。

综上所述，现有的金属线栅偏振器，在使用过程中金属线栅很容易被氧化或者腐蚀，进而导致线栅偏振器的反射率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种线栅偏振器、其制作方法及显示面板，用以解决目前现有的金属线栅偏振器，在使用过程中金属线栅很容易被氧化或者腐蚀，进而导致线栅偏振器的反射率下降的问题。

本发明实施例提供了一种线栅偏振器，包括：设置在衬底基板上的若干条线栅；其中，

所述线栅相互平行排列、且每相邻两条线栅之间的间距相等；

至少一条所述线栅包括线栅主体、以及包覆在所述线栅主体表面的保护膜；

所述保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力大于所述线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力。

较佳的，所述保护膜的厚度为0.1微米-0.2微米。

较佳的，所述保护膜的材料为下列材料之一或组合：镍，或铜。

较佳的，所述线栅偏振器还包括：

设置在所述线栅上远离所述衬底基板的一侧、且与所述线栅的排列方式相同的硬掩膜；

所述线栅在所述衬底基板上的正投影与所述硬掩膜在所述衬底基板上的正投影互相重叠。

较佳的，所述线栅的材料包括：铝；

所述硬掩膜的材料包括下列材料之一或组合：氧化硅，或氮化硅。

本发明实施例还提供了一种显示面板，包括如本发明实施例提供的上述线栅偏振器。

本发明实施例还提供了一种线栅偏振器的制作方法，包括：

将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液中，利用所述反应液中的活化剂，对所述线栅图案中的线栅主体进行活化处理，溶解所述线栅主体表面的氧化膜，使所述线栅主体的材料裸露出来，作为用于为所述线栅主体的表面镀保护膜的活性位点；

依次向所述反应液中加入能够为所述线栅主体的表面镀保护膜的主盐和各添加剂，通过所述反应液中各组分之间的化学反应，从所述活性位点位置处开始镀保护膜材料，以使所述线栅主体的表面沉积一层保护膜，形成最终待制作线栅的图案。

较佳的，所述主盐包括但不仅限于：硫酸镍；

所述各添加剂包括但不仅限于以下材料：

氨基乙酸，次亚磷酸钠，柠檬酸，丁二酸，乙酸，硫脲，以及十二烷基硫酸钠。

较佳的，将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液之前，还包括：

依次在衬底基板上形成线栅薄膜和硬掩膜薄膜；

在所述硬掩膜薄膜上形成与待制作的硬掩膜的图案相同的光刻胶图案；

以所述光刻胶图案为遮挡，对所述硬掩膜薄膜采用干刻工艺，形成硬掩膜图案；

以所述硬掩膜图案为遮挡，对所述线栅薄膜采用干刻工艺，形成线栅图案。

较佳的，通过控制下列参数中的一个或者多个参数来控制沉积的保护膜的厚度：

所述主盐和所述各添加剂的浓度、反应的时间、或反应的温度。

本发明有益效果如下：

本发明实施例中提供的线栅偏振器，其中的线栅包括线栅主体、以及包覆在线栅主体表面的保护膜，由于保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力均大于线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力，因此保护膜可以有效的保护线栅主体不被氧化或者腐蚀，而且可以提高线栅的硬度以及耐磨损能力。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的一种线栅偏振器的截面结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的图1a中沿C-C’方向的截面结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的包括硬掩模的线栅偏振器的截面结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的不包括保护膜的线栅偏振器的截面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的线栅偏振器的制作方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例提供的制作线栅偏振器的方法中执行步骤301时的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的形成如图2b所示线栅偏振器的制作方法的步骤流程图；

图6a-图6c分别为本发明实施例提供的制作如图2b所示线栅偏振器的方法中各步骤执行后的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的上述线栅偏振器的制作方法的整体步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

其中，附图中各部件的大小和形状不反映其真实比例，目的只是示意说明本发明的内容。

在下述实施例中，所述的线栅偏振器优选为由一排平行的金属线组成的线栅，其主要适用于显示面板中，用于代替传统的基于薄膜的偏振片和全息线栅偏振片。然而，本领域技术人员容易认知，基于已有的技术，可以将本发明实施例中提供的线栅偏振器应用到其它场景中，例如，数字相机的电子成像系统、电子投影系统等。

本发明实施例提供的一种线栅偏振器，适用于显示面板中，主要在现有线栅偏振器的基础上，对线栅的结构进行了改进，线栅包括线栅主体、以及包覆在线栅主体表面的保护膜，由于保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力均大于线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力，因此保护膜可以有效的保护线栅主体不被氧化或者腐蚀，而且可以提高线栅的硬度以及耐磨损能力。下面分别对本发明实施例提供的线栅偏振器、其制作方法及显示面板进行详细的说明。

如图1a所示，为本发明实施例提供的一种线栅偏振器的截面结构示意图，包括：设置在衬底基板101上的若干条线栅102；其中，线栅102相互平行排列、且每相邻两条线栅102之间的间距相等；至少一条线栅102包括线栅主体1021、以及包覆在线栅主体1021表面的保护膜1022；保护膜1022材料的硬度和抗腐蚀能力大于线栅主体1021材料的硬度和抗腐蚀能力。

在具体实施时，衬底基板101可以是已经制作有各个功能膜层的显示面板，制作的若干条线栅102作为偏振片使用。其中，栅线102的排列方式如图1a所示，一般设置为平行排列、且每相邻两条线栅102之间的间距P相等，当然，也可以根据需要将线栅设置为其它的排列方式，本发明实施例中仅是列举了一种常见的线栅排列方式。

由于金属线栅一般采用铝材料制作，在使用或者制作线栅的过程中很容易被氧化或者腐蚀，而被氧化或者腐蚀的金属线栅的反射率会严重下降，影响线栅偏振器的性能，因此本发明实施例提供的线栅偏振器，对线栅的结构进行了一定改进，即在全部或者部分线栅主体1021的表面包覆了一层保护膜1022，而具体形成保护膜的方法可以通过化学反应实现(后面会进行具体介绍)，由于保护膜1022材料的硬度和抗腐蚀能力大于线栅主体1021材料的硬度和抗腐蚀能力，因此保护膜可以有效的保护线栅主体不被氧化或者腐蚀，而且可以提高线栅的硬度以及耐磨损能力。

具体的，保护膜的材料可以根据实际需要进行选取，但需要保证具有较强的硬度和抗腐蚀能力，较佳的，保护膜的材料为下列材料之一或组合：镍，或铜。

如图1b所示，为本发明实施例提供的图1a中沿C-C’方向的截面结构示意图；图1b为单条线栅的横截面的结构示意图，由于一般线栅是线型结构，因此图1b中位于中间的矩形代表线栅主体1021，外圈包裹的一圈代表保护膜1022。

具体的，在实际制作线栅时，由于制作工艺等的限制，制作出来的每条线栅的实际宽度都会与预期待制作线栅的理想宽度有一定偏差，一般实际制作出来的线栅会更窄一些，因此，在线栅主体1021的外侧包覆保护膜1022也可以在一定程度上减小上述偏差，而为了不影响线栅的偏振效果，保护膜的厚度可以根据每条线栅制作时实际宽度和理想宽度之间的偏差选取，较佳的，保护膜的厚度d为0.1微米-0.2微米。

在具体实施时，除了可以形成图1a结构中所示的线栅偏振器之外，线栅偏振器还可以形成如图2a所示的结构，图2a为本发明实施例提供的包括硬掩模的线栅偏振器的截面结构示意图，较佳的，线栅偏振器还包括：设置在线栅102上远离衬底基板101的一侧、且与线栅102的排列方式相同的硬掩膜103；线栅102在衬底基板101上的正投影与硬掩膜103在衬底基板101上的正投影互相重叠。

在具体制作线栅偏振器，一般需要通过硬掩膜来实现对线栅图案的刻蚀。例如，可以先在衬底基板上依次形成150纳米厚的铝膜层、以及60纳米厚的氧化硅膜层，然后利用纳米压印技术形成光刻胶图案。先通过光刻胶图案的遮挡对氧化硅膜层采用干刻蚀工艺进行刻蚀，然后以氧化硅膜层的图案为硬掩模来对铝进行刻蚀，形成线栅主体的图案。继续在每条线栅主体上通过化学反应镀一层保护膜，形成最终的线栅图案。

在具体实施时，如果形成最终的线栅图案之后，去除硬掩模部分，就可以形成如图1a所示的线栅偏振器结构，也可以根据需要不去除硬掩模部分，此时形成的线栅偏振器结构为如图2a所示的结构。

具体的，由于线栅的图案是通过硬掩模遮挡进行干刻蚀形成的，因而硬掩模的图案与最终要形成的线栅图案相同，排列方式也相同，理论上硬掩模103的宽度D₁与最终要形成的线栅102的宽度D₂是相等的，即线栅102在衬底基板101上的正投影与硬掩膜103在衬底基板101上的正投影互相重叠。

另外，通过干刻蚀形成的线栅主体的图案中，线栅主体的实际宽度一般会比硬掩模的宽度要窄一些，即形成如图2b所示的结构，图2b为本发明实施例提供的不包括保护膜的线栅偏振器的截面结构示意图。图中硬掩模103的宽度大于形成的线栅主体1021的宽度。

硬掩膜的材料也可以根据实际需要进行选取，但需要保证能够作为对线栅膜层进行干刻蚀时的掩膜版，较佳的，硬掩膜的材料包括下列材料之一或组合：氧化硅，或氮化硅。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述线栅偏振器。该显示面板的实施可以参见上述任一线栅偏振器的实施例，重复之处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种如本发明实施例提供的上述任一线栅偏振器的制作方法，由于该制作方法解决问题的原理与本发明实施例提供的线栅偏振器相似，因此该制作方法的实施可以参见线栅偏振器的实施，重复之处不再赘述。

如图3所示，为本发明实施例提供的线栅偏振器的制作方法的步骤流程图，具体可以采用如下步骤实现：

步骤301，将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液中，利用反应液中的活化剂，对线栅图案中的线栅主体进行活化处理，溶解线栅主体表面的氧化膜，使线栅主体的材料裸露出来，作为用于为线栅主体的表面镀保护膜的活性位点；

步骤302，依次向反应液中加入能够为线栅主体的表面镀保护膜的主盐和各添加剂，通过反应液中各组分之间的化学反应，从活性位点位置处开始镀保护膜材料，以使线栅主体的表面沉积一层保护膜，形成最终待制作线栅的图案。

在具体实施时，在线栅主体的表面镀的保护膜材料可以是镍也可以是铜，但是为了方便说明，以下的内容中均以镀镍为例进行说明，镀铜的方法与其类似。

在实现上述步骤301时，需要将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液中，而在实际制作过程中，一般形成线栅主体后的图案会如图2b所示，线栅主体的实际宽度一般会比硬掩模的宽度要窄一些，因而将如图2b所示的线栅偏振器浸入到反应液104中，如图4所示。

由于形成线栅主体的铝材料很容易被氧化形成氧化膜，因此将其浸入到反应液中可以对线栅图案中的线栅主体进行活化处理，溶解线栅主体表面的氧化膜，使线栅主体的材料裸露出来，作为用于为线栅主体的表面镀保护膜的活性位点，便于在线栅主体的表面上生长保护膜材料。

例如，可以向反应液中加入2g·dm^-3浓度的氟化钾溶液为活化剂，对刻蚀后的线栅主体的进行活化处理。其中的F^-对线栅主体表面的氧化膜有溶解作用，使线栅表面金属铝裸露出来，作为镀镍过程中的活性位点。大概反应1分钟左右，即可得到满足要求的活性位点。

在实现上述步骤302时，对线栅主体进行活化处理之后，依次向反应液中加入能够为线栅主体的表面镀保护膜的主盐和各添加剂，其中，较佳的，主盐包括但不仅限于：硫酸镍；而各添加剂包括但不仅限于以下材料：氨基乙酸，次亚磷酸钠，柠檬酸，丁二酸，乙酸，硫脲，以及十二烷基硫酸钠。

例如，可以向反应液中加入25g·dm^-3浓度的硫酸镍作为主盐，8g·dm^-3浓度的氨基乙酸作为主配合剂，结合25g·dm^-3浓度的次亚磷酸钠，10g·dm^-3浓度的柠檬酸，5g·dm^-3浓度的丁二酸，15g·dm^-3浓度的乙酸，1g·dm^-3浓度的硫脲，10g·dm^-3浓度的十二烷基硫酸钠，在70℃左右的反应温度下，PH值在4.6±0.2的条件下，在线栅主体的表面镀镍，此时的沉积速率约为10μm·h^-1(166nm·min^-1)。

然后，可以通过反应液中各组分之间的化学反应，从上述在线栅主体上形成的活性位点位置处开始镀保护膜材料，最后使线栅主体的表面沉积一层保护膜，形成最终待制作线栅的图案，即形成如图2a所示的结构。

其中，上述沉积的保护膜的厚度可以根据制作出来的每条线栅的实际宽度与预期待制作线栅的理想宽度的偏差设置，如图1b所示，由于一般在线栅主体的表面形成的保护膜为一整层的结构，因此该厚度一般设置为待制作线栅的宽度与对应的线栅主体的实际宽度的差值的一半。

下面介绍具体如何形成如图2b所示线栅偏振器的结构，以便能够在图2b所示的线栅主体的表面镀保护膜。如图5所示，为本发明实施例提供的形成如图2b所示线栅偏振器的制作方法的步骤流程图，较佳的，在执行步骤301之前，还包括：

步骤501，依次在衬底基板上形成线栅薄膜和硬掩膜薄膜；

步骤502，在硬掩膜薄膜上形成与待制作的硬掩膜的图案相同的光刻胶图案；

步骤503，以光刻胶图案为遮挡，对硬掩膜薄膜采用干刻工艺，形成硬掩膜图案；

步骤504，以硬掩膜图案为遮挡，对线栅薄膜采用干刻工艺，形成线栅图案。

在实现上述步骤501时，需要依次在衬底基板上形成线栅薄膜102’和硬掩膜薄膜103’，即形成如图6a所示的结构，在此并不限定形成各个薄膜的工艺，而具体形成的各个薄膜的厚度可以根据需要进行设置，例如，可以形成150纳米厚的线栅薄膜、以及60纳米厚的硬掩膜薄膜。

在实现上述步骤502时，可以采用纳米压印技术或者是其它制作工艺，在硬掩膜薄膜上103’形成光刻胶图案105，其中，形成的光刻胶图案与待制作的硬掩膜、以及需要制作的最终的线栅图案形状相同，即形成如图6b所示的结构。

在实现上述步骤503时，以形成的光刻胶图案为遮挡，对硬掩膜薄膜103’采用干刻工艺进行刻蚀，形成硬掩膜103的图案，即形成如图6c所示的结构。

在实现上述步骤504时，以形成的硬掩膜103的图案为遮挡，对线栅薄膜102’采用干刻工艺进行刻蚀，形成线栅图案，即形成线栅主体1021的图案，即形成如图2b所示的结构。

在线栅主体的表面镀保护膜的过程中中，可以根据需要控制沉积的保护膜的厚度。较佳的，通过控制下列参数中的一个或者多个参数来控制沉积的保护膜的厚度：主盐和各添加剂的浓度、反应的时间、或反应的温度。

例如，可以调节反应液中各组分的浓度，进而改变沉积保护膜的速率。如调节活化剂氟化钾的浓度，不使用氟化钾时沉积的速率约为6.5μm·h^-1(108nm·min^-1)。

为了清楚的说明本发明实施例提供的线栅偏振器的制作方法，如图7所示，为本发明实施例提供的上述线栅偏振器的制作方法的整体步骤流程图，具体包括以下步骤：

步骤701，依次在衬底基板上形成线栅薄膜和硬掩膜薄膜；

步骤702，在硬掩膜薄膜上形成与待制作的硬掩膜的图案相同的光刻胶图案；

步骤703，以光刻胶图案为遮挡，对硬掩膜薄膜采用干刻工艺，形成硬掩膜图案；

步骤704，以硬掩膜图案为遮挡，对线栅薄膜采用干刻工艺，形成线栅图案。

步骤705，将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液中，利用反应液中的活化剂，对线栅图案中的线栅主体进行活化处理，溶解线栅主体表面的氧化膜，使线栅主体的材料裸露出来，作为用于为线栅主体的表面镀保护膜的活性位点；

步骤706，依次向反应液中加入能够为线栅主体的表面镀保护膜的主盐和各添加剂，通过反应液中各组分之间的化学反应，从活性位点位置处开始镀保护膜材料，以使线栅主体的表面沉积一层保护膜，形成最终待制作线栅的图案。

综上所述，本发明实施例中提供的线栅偏振器，其中的线栅包括线栅主体、以及包覆在线栅主体表面的保护膜，由于保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力均大于线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力，因此保护膜可以有效的保护线栅主体不被氧化或者腐蚀，而且可以提高线栅的硬度以及耐磨损能力。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种线栅偏振器，其特征在于，包括：设置在衬底基板上的若干条线栅；其中，

所述线栅相互平行排列、且每相邻两条线栅之间的间距相等；

至少一条所述线栅包括线栅主体、以及包覆在所述线栅主体表面的保护膜；

所述保护膜材料的硬度和抗腐蚀能力大于所述线栅主体材料的硬度和抗腐蚀能力。

2.如权利要求1所述的线栅偏振器，其特征在于，所述保护膜的厚度为0.1微米-0.2微米。

3.如权利要求1所述的线栅偏振器，其特征在于，所述保护膜的材料为下列材料之一或组合：

镍，或铜。

4.如权利要求1所述的线栅偏振器，其特征在于，所述线栅偏振器还包括：

设置在所述线栅上远离所述衬底基板的一侧、且与所述线栅的排列方式相同的硬掩膜；

所述线栅在所述衬底基板上的正投影与所述硬掩膜在所述衬底基板上的正投影互相重叠。

5.如权利要求4所述的线栅偏振器，其特征在于，所述线栅的材料包括：铝；

所述硬掩膜的材料包括下列材料之一或组合：

氧化硅，或氮化硅。

6.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的线栅偏振器。

7.一种线栅偏振器的制作方法，其特征在于，包括：

将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液中，利用所述反应液中的活化剂，对所述线栅图案中的线栅主体进行活化处理，溶解所述线栅主体表面的氧化膜，使所述线栅主体的材料裸露出来，作为用于为所述线栅主体的表面镀保护膜的活性位点；

依次向所述反应液中加入能够为所述线栅主体的表面镀保护膜的主盐和各添加剂，通过所述反应液中各组分之间的化学反应，从所述活性位点位置处开始镀保护膜材料，以使所述线栅主体的表面沉积一层保护膜，形成最终待制作线栅的图案。

8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述主盐包括但不仅限于：硫酸镍；

所述各添加剂包括但不仅限于以下材料：

氨基乙酸，次亚磷酸钠，柠檬酸，丁二酸，乙酸，硫脲，以及十二烷基硫酸钠。

9.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，将具有线栅图案的线栅偏振器浸入到反应液之前，还包括：

依次在衬底基板上形成线栅薄膜和硬掩膜薄膜；

在所述硬掩膜薄膜上形成与待制作的硬掩膜的图案相同的光刻胶图案；

以所述光刻胶图案为遮挡，对所述硬掩膜薄膜采用干刻工艺，形成硬掩膜图案；

以所述硬掩膜图案为遮挡，对所述线栅薄膜采用干刻工艺，形成线栅图案。

10.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，通过控制下列参数中的一个或者多个参数来控制沉积的保护膜的厚度：

所述主盐和所述各添加剂的浓度、反应的时间、或反应的温度。