CN107462944B - 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，利用胶膜层形成多条相互平行的框条后，在框条之上和框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，利用沉积在框条侧壁上的金属薄膜形成线宽等于金属薄膜厚度的金属条，避免对金属薄膜进行纳米级高分辨刻蚀，可以降低刻蚀难度，提高制作良率；在金属薄膜的缝隙处形成填充条后，去除金属条两端连接的金属薄膜部分，形成金属光栅。采用上述制作方法形成的金属光栅包括：基底层，设置于基底层上的多条相互平行的金属条，以及在相邻金属条之间缝隙处间隔设置的框条和填充条；其中，金属条的线宽仅与金属薄膜的沉积厚度相关，可做到几十纳米甚至几纳米量级，有利于实现高分辨率的金属光栅。

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。具体地，制作过程包括以下步骤：
(1)如图2a所示，在衬底1上沉积金属膜2并涂敷胶膜3；
(2)如图2b所示，利用曝光或者纳米压印的方式对胶膜3进行构图形成遮挡图案3’；
(3)如图2c所示，利用遮挡图案3’的遮挡，对金属膜2进行纳米级高分辨刻蚀，形成金属光栅2’；
(4)如图2d所示，去除残余的遮挡图案3’。
上述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。
并且，实现高分辨的金属光栅，对于现有工艺和设备是个非常大的挑战，目前的曝光只能到1μm量级，无法实现0.1μm的分辨率；虽然，纳米压印目前可以勉强到100nm量级，但是随着分辨率提升，对应的良率下降很快，目前还没有成熟的工艺解决方案，只能停留在低分辨率基础上。除了纳米级图案形成的困难之外，另一个问题是金属光栅的刻蚀问题，目前的刻蚀设备均匀性还没有到nm量级，因此形成的图案很不规则，如图3所示。
因此，如何制作高分辨且易刻蚀的高良率金属光栅，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，用以解决现有的不易形成高分率且高良率的金属光栅的问题。
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剥离层和胶膜层；
对所述胶膜层进行刻蚀，形成多条相互平行的框条；
在所述框条之上和所述框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，所述金属薄膜的厚度小于相邻的所述框条之间间距的一半；
在所述金属薄膜的缝隙处形成填充条；
去除所述金属薄膜和所述填充条的上表面，形成上端断开且与所述填充条上端齐平的多个金属条；每相邻的两个所述金属条为一组，每组中两个所述金属条的底端相互连接；
在所述填充条和所述金属条之上形成基底层；
翻转所述衬底基板之后，通过去除所述剥离层的方式，剥离所述衬底基板；
去除每组中两个所述金属条的底端相互连接的金属薄膜部分，形成金属光栅。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述对所述胶膜层进行刻蚀，形成多条相互平行的框条，具体包括：
形成的各所述框条的宽度小于相邻的所述框条之间间距。
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，所述形成的各所述框条的宽度小于相邻的所述框条之间间距，具体包括：
形成的各所述框条的宽度与后续形成的所述填充条的宽度相同。
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，所述在所述框条之上和所述框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，具体包括：
采用原子层沉积方式或离子辅助沉积方式，在所述框条之上和所述框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜。
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，所述在所述金属薄膜的缝隙处形成填充条，具体包括：
采用具有流动性的树脂材料填充所述金属薄膜的缝隙处。
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，所述去除所述金属薄膜和所述填充条的上表面，具体包括：
采用干刻工艺同时去除所述金属薄膜和所述填充条的上表面。
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，所述去除每组中两个所述金属条的底端相互连接的金属薄膜部分，具体包括：
采用干刻工艺同时去除每组中两个所述金属条的底端相互连接的金属薄膜部分和所述框条的顶部，以使所述金属条和所述框条上端齐平。
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，还包括：在所述金属光栅上形成平坦层。
另一方面，本发明实施例还提供了一种采用上述制作方法制作的金属光栅，包括：基底层，设置于所述基底层上的多条相互平行的金属条，以及在相邻所述金属条之间缝隙处间隔设置的框条和填充条。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述金属光栅中，还包括：设置于所述金属条、框条和所述填充条上的平坦层。
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，利用胶膜层形成多条相互平行的框条后，在框条之上和框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，金属薄膜的厚度小于相邻的框条之间间距的一半，利用沉积在相邻框条侧壁上的金属薄膜形成金属条，金属条的线宽为金属薄膜的厚度，避免了对金属薄膜进行纳米级高分辨刻蚀，可以降低刻蚀难度，提高制作良率；在金属薄膜的缝隙处形成填充条，去除相邻金属条两端相互连接的金属薄膜部分，使金属条之间断开，形成最终的金属光栅。采用上述制作方法形成的金属光栅包括：基底层，设置于基底层上的多条相互平行的金属条，以及在相邻金属条之间缝隙处间隔设置的框条和填充条；其中，金属光栅中的金属条的线宽仅与金属薄膜的沉积厚度相关，不受金属刻蚀设备的刻蚀精度影响，因此金属条的线宽可以做到几十纳米甚至几纳米量级，有利于实现高分辨率的金属光栅。
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2d分别为现有技术中采用纳米压印方式制作金属光栅时各步骤完成后的示意图；
图3为现有的采用纳米压印方式制作出的金属光栅的实际结构图；
图4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5j分别为本发明实施例提供的金属光栅制作方法在各步骤完成后的示意图；
图6a和图6b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
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，本发明实施例提供了一种金属光栅的制作方法，如图4所示，具体包括以下步骤：
S401、在衬底基板上依次形成剥离层和胶膜层；
S402、对胶膜层进行刻蚀，形成多条相互平行的框条；
S403、在框条之上和框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，金属薄膜的厚度d小于相邻的框条之间间距a的一半；
S404、在金属薄膜的缝隙处形成填充条；
S405、去除金属薄膜和填充条的上表面，形成上端断开且与填充条上端齐平的多个金属条；每相邻的两个金属条为一组，每组中两个金属条的底端相互连接；
S406、在填充条和金属条之上形成基底层；
S407、翻转衬底基板之后，通过去除剥离层的方式，剥离衬底基板；
S408、去除每组中两个金属条的底端相互连接的金属薄膜部分，形成金属光栅。
具体地，本发明实施例提供的上述金属光栅的制作方法，利用胶膜层形成多条相互平行的框条后，在框条之上和框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，利用沉积在框条侧壁上的金属薄膜形成线宽等于金属薄膜厚度的金属条，避免对金属薄膜进行纳米级高分辨刻蚀，可以降低刻蚀难度，提高制作良率；在金属薄膜的缝隙处形成填充条，去除相邻金属条两端相互连接的金属薄膜部分，使金属条之间断开，形成最终的金属光栅。其中，金属光栅中的金属条的线宽仅与金属薄膜的沉积厚度相关，不受金属刻蚀设备的刻蚀精度影响，因此金属条的线宽可以做到几十纳米甚至几纳米量级，有利于实现高分辨率的金属光栅。
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5a所示，步骤S401在衬底基板100上依次形成剥离层200和胶膜层300，具体可以利用激光照射可分解的诸如氧化物材料制作剥离层200，剥离层200的厚度一般控制在几十nm左右，之后，在剥离层200上采用光刻胶或树脂等材料形成胶膜层300，胶膜层300的厚度一般控制在100nm至500nm之间。
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5b所示，步骤S402对胶膜层300进行刻蚀，形成多条相互平行的框条310，优选地，形成的各框条310的宽度b小于相邻的框条310之间间距a。并且，各框条310的宽度b和相邻的框条310之间间距a的比例接近1:1为佳。这样便于后续形成的各金属条之间具有相同的间距，从而保证金属光栅的光栅周期均一。
较佳地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，如图5d所示，形成的各框条310的宽度b小于相邻的框条310之间间距a时，最佳地，形成的各框条的宽度b与后续形成的填充条500的宽度c相同，这样便于后续形成的各金属条410之间具有相同的间距，从而保证金属光栅的光栅周期均一。在具体实施时，可以通过调节框条310的宽度b、相邻的框条310之间间距a以及金属薄膜400的厚度d之间的比例关系，令a-2*d＝b，以实现框条310和填充条的宽度相同的效果。
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5c所示，步骤S403在框条310之上和框条310的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜400，具体可以采用原子层沉积方式或离子辅助沉积方式，在框条310之上和框条310的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜400。
具体地，金属薄膜400的材料一般可以选择Ag、Al、Mo、Cu等材料。具体地，通过上述方式沉积的金属薄膜400的厚度可以控制在几nm到几十nm，并且可以达到良好的厚度均一性。而金属薄膜400的厚度d关系到最终形成的金属光栅中各条金属条(线)410的线宽，因此，通过本发明实施例提供的上述制作方法制作出的金属光栅中金属线可以降低至几十的纳米量级，甚至几纳米量级。
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5d所示，步骤S404在金属薄膜400的缝隙处形成填充条500，具体可以采用具有流动性的树脂材料填充金属薄膜的缝隙处，以便达到良好的填充效果，并且，在实际操作时，树脂材料在填充金属薄膜的缝隙过程中，不可避免的会残留在金属薄膜的最顶部。
基于此，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5e所示，步骤S405去除金属薄膜400和填充条500的上表面，具体可以采用干刻工艺同时去除金属薄膜400和填充条500的上表面，以便形成上端断开且与填充条500上端齐平的多个金属条410。并且，由于是直接去除金属薄膜400和填充条500的上表面，因此不需要高分辨率的刻蚀设备和刻蚀技术，即在步骤S405的干刻工艺不受设备精度影响。
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5f所示，步骤S406在填充条500和金属条410之上形成基底层600，具体可以采用诸如PI或树脂等材料进行涂覆工艺以形成基底层600。
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5g所示，步骤S407翻转衬底基板100之后，通过去除剥离层200的方式，剥离衬底基板100，具体可以采用激光从衬底基板100一侧照射剥离层200的方式实现，剥离层200的材料在受热后会分解产生氢气和氧气等气体，已达到剥离衬底基板100的作用。
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5h所示，步骤S408去除每组中两个金属条410的底端相互连接的金属薄膜400部分，可以通过湿刻工艺对每组中两个金属条410的底端相互连接的金属薄膜400部分进行刻蚀，从而获得金属光栅，但框条310的顶部会凸出于金属光栅，不利于最终获得的金属光栅表面平整。因此，较佳地，如图5i所示，具体可以采用干刻工艺同时去除每组中两个金属条410的底端相互连接的金属薄膜400部分和框条310的顶部，以使金属条410和框条310上端齐平，以获得金属光栅的表面更好的均一性。
进一步地，为了提高制作完成的金属光栅表面的均匀性，以便金属光栅与显示面板内部的其他膜层部件可以较好地衔接，在本发明实施例提供的上述制作方法中，如图4所示，还可以包括：
S409、在金属光栅上形成平坦层700。具体地，如图5j所示，可以在金属光栅的表面涂覆一层大于1μm左右的树脂层以作为平坦层700，使得金属光栅的表面获得更好的均匀性，并且，平坦层还可以起到保护金属光栅表面的作用。
另一方面，本发明实施例还提供了一种采用上述制作方法制作的金属光栅，如图5j所示，包括：基底层，设置于基底层600上的多条相互平行的金属条410，以及在相邻金属条410之间缝隙处间隔设置的框条310和填充条500。
本发明实施例提供的上述金属光栅中的金属条410的线宽仅与金属薄膜400的沉积厚度相关，不受金属刻蚀设备的刻蚀精度影响，因此金属条410的线宽可以做到几十纳米甚至几纳米量级，有利于实现高分辨率的金属光栅。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述金属光栅中，如图5j所示，还可以包括：设置于金属条410、框条310和填充条500上的平坦层700，平坦层700可以使金属光栅的表面获得更好的均匀性，并且，还可以起到保护金属光栅表面的作用。
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6a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6b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，利用胶膜层形成多条相互平行的框条后，在框条之上和框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，金属薄膜的厚度小于相邻的框条之间间距的一半，利用沉积在相邻框条侧壁上的金属薄膜形成金属条，金属条的线宽为金属薄膜的厚度，避免了对金属薄膜进行纳米级高分辨刻蚀，可以降低刻蚀难度，提高制作良率；在金属薄膜的缝隙处形成填充条，去除相邻金属条两端相互连接的金属薄膜部分，使金属条之间断开，形成最终的金属光栅。采用上述制作方法形成的金属光栅包括：基底层，设置于基底层上的多条相互平行的金属条，以及在相邻金属条之间缝隙处间隔设置的框条和填充条；其中，金属光栅中的金属条的线宽仅与金属薄膜的沉积厚度相关，不受金属刻蚀设备的刻蚀精度影响，因此金属条的线宽可以做到几十纳米甚至几纳米量级，有利于实现高分辨率的金属光栅。
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 (13)

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剥离层和胶膜层；
对所述胶膜层进行刻蚀，形成多条相互平行的框条；
在所述框条之上和所述框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，所述金属薄膜的厚度小于相邻的所述框条之间间距的一半；
在所述金属薄膜的缝隙处形成填充条；
去除所述金属薄膜和所述填充条的上表面，形成上端断开且与所述填充条上端齐平的多个金属条；每相邻的两个所述金属条为一组，每组中两个所述金属条的底端相互连接；
在所述填充条和所述金属条之上形成基底层；
翻转所述衬底基板之后，通过去除所述剥离层的方式，剥离所述衬底基板；
去除每组中两个所述金属条的底端相互连接的金属薄膜部分，形成金属光栅。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述对所述胶膜层进行刻蚀，形成多条相互平行的框条，具体包括：
形成的各所述框条的宽度小于相邻的所述框条之间间距。
3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述形成的各所述框条的宽度小于相邻的所述框条之间间距，具体包括：
形成的各所述框条的宽度与后续形成的所述填充条的宽度相同。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述框条之上和所述框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜，具体包括：
采用原子层沉积方式或离子辅助沉积方式，在所述框条之上和所述框条的间隙处形成连续分布且厚度均匀的金属薄膜。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述金属薄膜的缝隙处形成填充条，具体包括：
采用具有流动性的树脂材料填充所述金属薄膜的缝隙处。
6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述去除所述金属薄膜和所述填充条的上表面，具体包括：
采用干刻工艺同时去除所述金属薄膜和所述填充条的上表面。
7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述去除每组中两个所述金属条的底端相互连接的金属薄膜部分，具体包括：
采用干刻工艺同时去除每组中两个所述金属条的底端相互连接的金属薄膜部分和所述框条的顶部，以使所述金属条和所述框条上端齐平。
8.如权利要求1-7任一项所述的制作方法，其特征在于，还包括：在所述金属光栅上形成平坦层。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的制作方法制作的金属光栅，其特征在于，包括：基底层，设置于所述基底层上的多条相互平行的金属条，以及在相邻所述金属条之间缝隙处间隔设置的框条和填充条。
10.如权利要求9所述的金属光栅，其特征在于，还包括：设置于所述金属条、框条和所述填充条上的平坦层。
11.一种显示装置，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9或10所述的金属光栅。
12.如权利要求11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。
13.如权利要求11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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