CN107219723A - 一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置，由于在对深紫外光刻胶层进行光刻工艺时，利用了光学的泰伯效应，因此必须在金属层的表面形成减反层，以保障进行光刻工艺时照射在深紫外光刻胶层的深紫外光的光学强度和分布不受影响。相较于现有的制作工序中将减反层设置于硬掩膜板之上且不与金属层接触，本发明实施例由于将减反层直接形成在金属层之上，可以在后续采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面形成保护膜，即可以省去现有制作工序中单独形成保护层的步骤，可以简化制作工序，提高生产效率。

Description

一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置。
背景技术
目前，在平板显示面板中，内置偏光片的制作方法有采用二项色性染料为偏光片的主要成分旋涂在液晶盒内部形成内置偏光片，受限材料限制的原因，其偏振度目前只能实现80％，远不能达到显示面板要求的99.99％的偏振度要求，故不能应用在实际产品中。
另一种内置偏光片的形成方式为采用纳米压印的方式形成如图1所示的金属光栅作为内置偏光片。采用纳米压印的制作方法制作周期在120nm的金属光栅时，由于纳米压印的良率问题，尤其是在大尺寸上的问题，只能获得3寸的样品，不利于应用于大尺寸显示面板。此外，纳米压印的良率比较低且工艺复杂，模板的成本很高，开发难度比较大；另外纳米压印属于接触式的机械制备，故对基板的平整度要求非常高。
针对纳米压印的上述缺陷，在本领域中发明了使用泰伯深紫外曝光的方法制作金属光栅，但是其工序较为复杂，因此，如何简化利用泰伯深紫外曝光制作金属光栅的制作方法，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置，用以解决现有的泰伯深紫外曝光制作金属光栅的方法中工序较为复杂的问题。
因此，本发明实施例提供了一种金属光栅的制作方法，包括：
在衬底基板上依次形成金属层、减反层和深紫外光刻胶层；
采用光刻工艺对所述深紫外光刻胶层进行刻蚀，形成光栅掩膜图案；
以所述光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对所述减反层进行刻蚀，形成与所述光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案；
剥离具有所述光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层；
以所述刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对所述金属层进行刻蚀，形成金属光栅；
采用等离子体处理工艺，在去除具有所述刻蚀模板图案的减反层的同时，在所述金属光栅的表面形成保护膜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在形成所述减反层之后，且形成所述深紫外光刻胶层之前，还包括：在所述减反层上形成硬膜板层；
在以所述光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对所述减反层进行刻蚀的同时，还包括：采用干刻工艺对所述硬膜板层进行刻蚀；
在形成金属光栅之后，且采用等离子体处理工艺之前，还包括：去除具有所述刻蚀模板图案的硬膜板层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在所述金属层上依次形成减反层和深紫外光刻胶层，具体包括：
形成的所述深紫外光刻胶层和所述减反层之间的刻蚀选择比不小于预设阈值。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在所述金属层上依次形成减反层和深紫外光刻胶层，具体包括：
形成的所述深紫外光刻胶层和所述减反层之间的刻蚀选择比不小于所述深紫外光刻胶层和硬膜板层之间的刻蚀选择比。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在所述金属层上形成所述减反层，具体包括：
在所述金属层上依次形成多层折射率不同的减反层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述在所述金属层上依次形成多层折射率不同的减反层，具体包括：
在所述金属层上依次形成奇数层的折射率高于相邻的偶数层的折射率的多层减反层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述采用等离子体处理工艺，在去除具有所述刻蚀模板图案的减反层的同时，在所述金属光栅的表面形成保护膜，具体包括：
采用等离子体处理工艺，通入过量时间的氧气，在去除具有所述刻蚀模板图案的减反层的同时，在所述金属光栅的表面进行氧化处理形成保护膜。
另一方面，本发明实施例还提供了一种金属光栅，采用本发明实施例提供的上述制作方法制得。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括：显示面板，以及设置于所述显示面板内部作为偏光片的上述金属光栅。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述显示面板为液晶显示面板；所述液晶显示面板包括：相对而置的对向基板和阵列基板，以及设置于所述对向基板与所述阵列基板之间的液晶层；
所述金属光栅具体包括：设置于所述阵列基板面向所述液晶层一侧的第一金属光栅，以及设置于所述对向基板面向所述液晶层一侧的第二金属光栅；所述第一金属光栅的延伸方向和所述第二金属光栅的延伸方向相互垂直。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述显示面板为有机电致发光显示面板；所述有机电致发光显示面板包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的发光器件，以及覆盖所述发光器件的封装层；
所述金属光栅设置于所述封装层与所述发光器件之间，所述有机电致发光显示面板还包括：设置于所述发光器件和所述金属光栅之间的四分之一波片。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置，由于在对深紫外光刻胶层进行光刻工艺时，利用了光学的泰伯效应，因此必须在金属层的表面形成减反层，以保障进行光刻工艺时照射在深紫外光刻胶层的深紫外光的光学强度和分布不受影响。相较于现有的制作工序中将减反层设置于硬掩膜板之上且不与金属层接触，本发明实施例由于将减反层直接形成在金属层之上，可以在后续采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面形成保护膜，即可以省去现有制作工序中单独形成保护层的步骤，可以简化制作工序，提高生产效率。
附图说明
图1为现有技术的金属光栅的结构示意图；
图2a至图2j分别为现有技术中制作金属光栅时各步骤完成后的示意图；
图3和图4分别为本发明实施例提供的金属光栅的制作方法的流程图；
图5a至图5g分别为实施例一在各步骤完成后的示意图；
图6a至图6f分别为实施例二在各步骤完成后的示意图；
图7a至图7f分别为实施例三在各步骤完成后的示意图；
图8a和图8b分别为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
目前，采用泰伯深紫外曝光制作金属光栅的方法，主要通过以下方式实现：
1、在衬底基板001上依次形成金属层002和硬模板层003，如图2a所示；
2、在硬模板层003上形成减反层004，如图2b所示；
3、在减反层004上形成深紫外光刻胶层005，如图2c所示；
4、采用光刻工艺对深紫外光刻胶层005进行刻蚀，形成光栅掩膜图案，如图2d所示；
5、以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对硬膜板003和减反层004进行刻蚀，形成与光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案，如图2e所示；
6、剥离具有光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层005，如图2f所示；
7、采用氧气剥离具有刻蚀模板图案的减反层004，如图2g所示；
8、以硬膜板003的刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对金属层002进行刻蚀，如图2h所示；
9、干刻去掉硬膜板003，形成金属光栅0021，如图2i所示；
10、在金属光栅0021上形成保护层006，如图2j所示。
可以看出，上述现有的采用泰伯深紫外曝光制作金属光栅的工艺步骤较为复杂，基于此，本发明实施例提供的金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置对制作工序进行了优化，以简化制作工序，提高生产效率。
下面结合附图，对本发明实施例提供的金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层薄膜的厚度和形状大小不反映金属光栅的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
具体地，本发明实施例提供的一种金属光栅的制作方法，如图3所示，具体可以包括以下步骤：
S301、在衬底基板上依次形成金属层、减反层和深紫外光刻胶层；其中，金属层的材料一般可以选择Ag、Al、Mo、Cu等材料；
S302、采用光刻工艺对深紫外光刻胶层进行刻蚀，形成光栅掩膜图案；
S303、以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对减反层进行刻蚀，形成与光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案；
S304、剥离具有光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层；
S305、以刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对金属层进行刻蚀，形成金属光栅；
S306、采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面形成保护膜。
具体地，在本发明实施例提供的上述金属光栅的制作方法中，由于在对深紫外光刻胶层进行光刻工艺时，利用了光学的泰伯效应，因此必须在金属层的表面形成减反层，以保障进行光刻工艺时照射在深紫外光刻胶层的深紫外光的光学强度和分布不受影响。相较于现有的制作工序中将减反层设置于硬掩膜板之上且不与金属层接触，本发明实施例由于将减反层直接形成在金属层之上，可以在后续采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面形成保护膜，即可以省去现有制作工序中单独形成保护层的步骤，可以简化制作工序，提高生产效率。
下面对本发明实施例提供的上述制作方法中的各步骤进行详细说明。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述制作方法中，如图4所示，在步骤S301中在形成减反层之后，且形成深紫外光刻胶层之前，还可以包括：在减反层上形成硬膜板层，即步骤S301变更为步骤S301'在衬底基板上依次形成金属层、减反层、硬膜板层和深紫外光刻胶层。相对于现有的制作方法中，对减反层和硬膜板层的制作顺序进行了调整，从先制作硬膜板层后制作减反层，变更为先制作减反层后制作硬膜板层。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述制作方法中，具体可以采用SiO2制作硬膜板层。
对应地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在步骤S303以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对减反层进行刻蚀的同时，如图4所示，还可以包括：采用干刻工艺对硬膜板层进行刻蚀；即采用干刻工艺同时对减反层和硬膜板层进行刻蚀处理，形成相同的刻蚀模板图案；即步骤S303变更为步骤S303'以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对减反层和硬膜板层进行刻蚀，形成与光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案。
对应地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在步骤S305形成金属光栅之后，且在步骤S306采用等离子体处理工艺之前，如图4所示，还可以包括以下步骤：
S307、去除具有刻蚀模板图案的硬膜板层，以便后续对减反层进行等离子体处理。
或者，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在步骤S301中形成的减反层可以同时作为硬膜板层，这样，可以省去现有制作方法中的形成硬膜板层的工艺步骤，以进一步简化制作工序，为了保证减反层可以同时具备硬膜板层的作用，在步骤S301中金属层上依次形成减反层和深紫外光刻胶层时，具体可以选择形成的深紫外光刻胶层和减反层之间的刻蚀选择比不小于预设阈值，以保证在后续步骤S302中对深紫外光刻胶层进行光刻工艺时不会刻蚀到减反层。
进一步地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在金属层上依次形成减反层和深紫外光刻胶层时，具体可以选择形成的深紫外光刻胶层和减反层之间的刻蚀选择比不小于深紫外光刻胶层和硬膜板层之间的刻蚀选择比，即对减反层的材料进行一定的刻蚀选择，以保证其与深紫外光刻胶层的刻蚀选择比达到硬膜板层的要求。
在具体实施时，为了保证减反层可以实现有效减少金属层反射的效果，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在步骤S301中在金属层上形成减反层，可以具体包括：
在金属层上依次形成多层折射率不同的减反层，即减反层由多个膜层组合而成。具体地，通过折射率不同的膜层之间的全反射作用可以有效阻止金属层反射深紫外光至深紫外光刻胶层，以影响其光刻工艺。
并且，进一步地，可以选择形成的深紫外光刻胶层和最顶层的减反层之间的刻蚀选择比不小于预设阈值，以保证在后续步骤S302中对深紫外光刻胶层进行光刻工艺时不会刻蚀到下面的减反层，使减反层可以同时作为硬膜板层。
具体地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在金属层上依次形成多层折射率不同的减反层，具体可以通过以下方式实现：在金属层上依次形成奇数层的折射率高于相邻的偶数层的折射率的多层减反层，即在金属层上形成折射率高低高低变化的多层膜层，此种结构的膜层组合具有的减反效果较佳。
值得注意的是，在折射率高低高低变化的多层膜层结构中，各奇数层的折射率可以相同，也可以不同，仅需大于相邻的偶数层的折射率即可；同样，各偶数层的折射率可以相同，也可以不同，仅需小于相邻的奇数层的折射率即可。并且，在本发明实施例提供的上述制作方法中，并不限定组成减反层的膜层数量。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述制作方法中，步骤S306采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面形成保护膜，具体可以通过以下方式实现：
采用等离子体处理工艺，通入过量时间的氧气，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面进行氧化处理形成保护膜。在等离子体处理工艺中产生的等离子体会与减反层进行反应的同时，对暴露出的金属光栅进行氧化处理，在金属光栅的表面形成一层氧化物，以对金属光栅进行保护。
下面以三个具体的实施例举例说明本发明实施例提供的上述制作方法。
实施例一：
减反层和硬模板层单独设置，具体工艺步骤如下：
1、如图5a所示，在衬底基板100上依次形成金属层200、减反层300、硬膜板层400和深紫外光刻胶层500；
2、如图5b所示，采用光刻工艺对深紫外光刻胶层500进行刻蚀，形成光栅掩膜图案；
3、如图5c所示，以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对减反层300和硬膜板层400进行刻蚀，形成与光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案；
4、如图5d所示，剥离具有光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层500；
5、如图5e所示，以刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对金属层200进行刻蚀，形成金属光栅210；
6、如图5f所示，去除具有刻蚀模板图案的硬膜板层400；
7、如图5g所示，采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层300的同时，在金属光栅210的表面形成保护膜600。
实施例二：
减反层复用硬模板层的作用，具体工艺步骤如下：
1、如图6a所示，在衬底基板100上依次形成金属层200、减反层300和深紫外光刻胶层500；其中，减反层300与深紫外光刻胶层500的刻蚀选择比比较大；
2、如图6b所示，采用光刻工艺对深紫外光刻胶层500进行刻蚀，形成光栅掩膜图案；
3、如图6c所示，以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对减反层300进行刻蚀，形成与光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案；
4、如图6d所示，剥离具有光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层500；
5、如图6e所示，以刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对金属层200进行刻蚀，形成金属光栅210；
6、如图6f所示，采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层300的同时，在金属光栅210的表面形成保护膜600。
实施例三：
折射率高低变化的多层减反层复用硬模板层的作用，具体工艺步骤如下：
1、如图7a所示，在衬底基板100上依次形成金属层200、第一减反层310、第二减反层320和深紫外光刻胶层500；其中，第一减反层310的折射率高于第二减反层320；
2、如图7b所示，采用光刻工艺对深紫外光刻胶层500进行刻蚀，形成光栅掩膜图案；
3、如图7c所示，以光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对第一减反层310和第二减反层320进行刻蚀，形成与光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案；
4、如图7d所示，剥离具有光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层500；
5、如图7e所示，以刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对金属层200进行刻蚀，形成金属光栅210；
6、如图7f所示，采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的第一减反层310和第二减反层320的同时，在金属光栅210的表面形成保护膜600。
另一方面，本发明实施例还提供了一种金属光栅，采用本发明实施例提供的上述制作方法制得。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置可以为：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。该显示装置的实施可以参见上述金属光栅的实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种显示装置，包括：显示面板，以及设置于显示面板内部作为偏光片的上述金属光栅。
具体地，在本发明实施例提供的上述显示装置中，将金属光栅作为偏光片设置于显示面板的内部，可以大幅减少显示装置的厚度。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图8a所示，显示面板可以为液晶显示面板；液晶显示面板包括：相对而置的对向基板01和阵列基板02，以及设置于对向基板01与阵列基板02之间的液晶层03；
金属光栅具体包括：设置于阵列基板02面向液晶层03一侧的第一金属光栅04，以及设置于对向基板01面向液晶层03一侧的第二金属光栅05；第一金属光栅04的延伸方向和第二金属光栅05的延伸方向相互垂直，以实现分别对第一方向和第二方向的偏振光透过的偏光片作用，其中，第一方向与第二方向相互垂直。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述显示装置中，如图8b所示，显示面板还可以为有机电致发光显示面板；有机电致发光显示面板包括：衬底基板10，设置于衬底基板10上的发光器件20，以及覆盖发光器件20的封装层30；
金属光栅40设置于封装层30与发光器件20之间，有机电致发光显示面板还包括：设置于发光器件20和金属光栅40之间的四分之一波片50，四分之一波片50和作为圆偏光片的金属光栅40相互配合可以实现防反光的功能。
本发明实施例提供的上述金属光栅的制作方法、金属光栅及显示装置，由于在对深紫外光刻胶层进行光刻工艺时，利用了光学的泰伯效应，因此必须在金属层的表面形成减反层，以保障进行光刻工艺时照射在深紫外光刻胶层的深紫外光的光学强度和分布不受影响。相较于现有的制作工序中将减反层设置于硬掩膜板之上且不与金属层接触，本发明实施例由于将减反层直接形成在金属层之上，可以在后续采用等离子体处理工艺，在去除具有刻蚀模板图案的减反层的同时，在金属光栅的表面形成保护膜，即可以省去现有制作工序中单独形成保护层的步骤，可以简化制作工序，提高生产效率。
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 (11)

1.一种金属光栅的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上依次形成金属层、减反层和深紫外光刻胶层；
采用光刻工艺对所述深紫外光刻胶层进行刻蚀，形成光栅掩膜图案；
以所述光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对所述减反层进行刻蚀，形成与所述光栅掩膜图案相同的刻蚀模板图案；
剥离具有所述光栅掩膜图案的深紫外光刻胶层；
以所述刻蚀模板图案作为遮挡，采用干刻工艺对所述金属层进行刻蚀，形成金属光栅；
采用等离子体处理工艺，在去除具有所述刻蚀模板图案的减反层的同时，在所述金属光栅的表面形成保护膜。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在形成所述减反层之后，且形成所述深紫外光刻胶层之前，还包括：在所述减反层上形成硬膜板层；
在以所述光栅掩膜图案作为遮挡，采用干刻工艺对所述减反层进行刻蚀的同时，还包括：采用干刻工艺对所述硬膜板层进行刻蚀；
在形成金属光栅之后，且采用等离子体处理工艺之前，还包括：去除具有所述刻蚀模板图案的硬膜板层。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述金属层上依次形成减反层和深紫外光刻胶层，具体包括：
形成的所述深紫外光刻胶层和所述减反层之间的刻蚀选择比不小于预设阈值。
4.如权利要求3所述的制作方法，其特征在于，在所述金属层上依次形成减反层和深紫外光刻胶层，具体包括：
形成的所述深紫外光刻胶层和所述减反层之间的刻蚀选择比不小于所述深紫外光刻胶层和硬膜板层之间的刻蚀选择比。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述金属层上形成所述减反层，具体包括：
在所述金属层上依次形成多层折射率不同的减反层。
6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述在所述金属层上依次形成多层折射率不同的减反层，具体包括：
在所述金属层上依次形成奇数层的折射率高于相邻的偶数层的折射率的多层减反层。
7.如权利要求1-6任一项所述的制作方法，其特征在于，所述采用等离子体处理工艺，在去除具有所述刻蚀模板图案的减反层的同时，在所述金属光栅的表面形成保护膜，具体包括：
采用等离子体处理工艺，通入过量时间的氧气，在去除具有所述刻蚀模板图案的减反层的同时，在所述金属光栅的表面进行氧化处理形成保护膜。
8.一种金属光栅，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的制作方法制得。
9.一种显示装置，其特征在于，包括：显示面板，以及设置于所述显示面板内部作为偏光片的如权利要求8所述的金属光栅。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板；所述液晶显示面板包括：相对而置的对向基板和阵列基板，以及设置于所述对向基板与所述阵列基板之间的液晶层；
所述金属光栅具体包括：设置于所述阵列基板面向所述液晶层一侧的第一金属光栅，以及设置于所述对向基板面向所述液晶层一侧的第二金属光栅；所述第一金属光栅的延伸方向和所述第二金属光栅的延伸方向相互垂直。
11.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为有机电致发光显示面板；所述有机电致发光显示面板包括：衬底基板，设置于所述衬底基板上的发光器件，以及覆盖所述发光器件的封装层；
所述金属光栅设置于所述封装层与所述发光器件之间，所述有机电致发光显示面板还包括：设置于所述发光器件和所述金属光栅之间的四分之一波片。
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