CN108873138B - 偏振片的制作方法及偏振片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种偏振片的制作方法以得到一种偏振片。所述偏振片的制作方法利用多个平行间隔设置的光刻胶柱使得所述嵌段聚合物自然产生微观相分离，并形成间隔交替设置的第一相区及第二相区，再通过去除第二相区及所述光刻胶柱，从而使得所述基板上仅留下间隔平行设置的第一相区；再将金属材料沉积于所述第一相区及未被所述第一相区覆盖的基板，最后去除所述第一相区及沉积于所述第一相区上的金属材料，只留下位于所述基板上的金属材料，从而得到金属线栅。该方法操作简单，并且，能够一次性制作得到任意大小的金属线栅偏振片。

Description

偏振片的制作方法及偏振片
技术领域
本发明涉及一种光学技术领域，尤其涉及一种偏振片的制作方法及偏振片。
背景技术
现有金属线栅偏振片的制作主要为纳米压印技术。纳米压印技术是指利用通过光刻胶与激光技术搭配作用，形成金属线栅。具体的，首先在基板上制作金属膜层，然后在金属膜层上方涂布光刻胶，将预先通过激光镭射制作好的模具压合在光刻胶，再将模具与光刻胶脱离，残留的光刻胶利用激光或者其他方式去除部分光刻胶，得到具有栅状图案的光刻胶膜层。最后在光刻胶膜层上及未被光刻胶膜层覆盖的基板上沉积金属膜层，再去除光刻胶并带走沉积于光刻胶膜层上的金属膜层，从而在基板上形成金属线栅结构。但是，该种方法制程较为复杂。并且，由于预先制得的模具尺寸一般较小，需要多次工艺才能实现大面积的金属线栅制作，使得金属线栅偏振片的制作更加复杂，极大的限制了其应用。
发明内容
本发明提供一种制作方式简单的偏振片的制作方法及偏振片。
所述偏振片的制作方法包括步骤：
提供一基板，在所述基板上形成光刻胶层；所述光刻胶层包括多个平行间隔设置的光刻胶柱；
在所述光刻胶层上形成嵌段共聚物层，所述嵌段共聚物层的组分包括第一聚合物链段及第二聚合物链段，所述第一聚合物链段与第二聚合物链段聚合在一起得到嵌段共聚物；所述嵌段共聚物层产生微观相分离，形成间隔交替设置的第一相区与第二相区，所述第一相区与所述第二相区的排布方向与所述光刻胶柱的排布方向相同，且所述第一相区与所述第二相区的延伸方向相同；所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性与所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性不同，所述第一相区或所述第二相区与所述光刻胶柱贴合；所述第一相区的组成材料为所述第一聚合物链段，所述第二相区的组成材料为所述第二聚合物链端；
对分相后的所述嵌段共聚物层进行烘烤；
对所述嵌段共聚物层进行离子刻蚀，刻蚀去除所述第二相区，并保留所述第一相区；
将所述光刻胶柱从所述基板上剥离；
在所述基板上沉积金属材料，所述金属材料覆盖所述第一相区及未被所述相区覆盖的基板；
再一次对所述嵌段共聚物层进行离子刻蚀，刻蚀去除所述第一相区，同时除去所述第一相区上的金属材料，以得到金属层，所述金属层包括多条平行间隔设置的金属线栅。
其中，所述离子刻蚀对所述第二相区的刻蚀速度大于所述第一相区的刻蚀速度，使得刻蚀去除所述第二相区时，所述第一相区仍保留下来。
其中，所述嵌段共聚物为有规嵌段共聚物。
其中，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为二甲基硅氧烷；或者，所述第一聚合物链段为乳酸，所述第二聚合物链段为二甲基硅氧烷；或者，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为环氧乙烷；或者，所述第一聚合物链段为二甲基硅氧烷，所述第二聚合物为甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物链段为聚苯乙烯，所述第二聚合物为聚丁二烯。
其中，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为环氧乙烷；所述烘烤温度为100℃-250℃，所述烘烤时间为20min-200min。
其中，所述嵌段共聚物层产生的微观相分离尺寸范围为10nm-80nm之间，得到的所述金属层的相邻的金属线栅之间的距离及所述金属线栅的线宽均为10nm-80nm之间。
其中，所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性强于所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性，所述第一相区与所述光刻胶柱贴合；或者，所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性强于所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性，所述第二相区与所述光刻胶柱贴合。
其中，所述离子刻蚀为氧离子刻蚀。
其中，所述的偏振片的制作方法还包括步骤；
将所述金属层与所述基板进行剥离，得到的所述金属层为所述偏振片。
所述偏振片包括多条平行间隔设置的金属线栅，相邻两条金属线栅之间的距离及所述金属线栅的线宽均为10-80nm。
本发明提供的所述偏振片的制作方法，利用多个平行间隔设置的所述光刻胶柱使得所述嵌段聚合物自然产生微观相分离，并形成间隔交替设置的第一相区及第二相区，再通过去除第一相区及所述光刻胶柱，从而使得所述基板上仅留下间隔平行设置的第二相区，再将金属材料沉积于所述第二相区及未被所述第二相区覆盖的基板，最后去除所述第二相区及沉积于所述第二相区上的金属材料，只留下位于所述基板上的金属材料，从而得到金属线栅。该方法操作简单，并且，能够一次性制作得到任意大小的金属线栅偏振片。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1是本发明实施例的偏振片的结构示意图；
图2是本发明实施例的偏振片的制作方法流程图；
图3-图7是本发明实施例的偏振片的制作方法各流程的偏振片的截面图。
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。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，不能理解为对本专利的限制。其中，图案化工艺包括曝光、显影
本发明提供一种偏振片的制作方法，用于制作偏振片。请参阅图1，本发明提供一种偏振片100，所述偏振片100为金属线栅偏振片。所述偏振片100包括多条平行间隔设置的金属线栅50，相邻两条金属线栅50之间的距离及所述金属线栅50的线宽均为纳米级别。本发明中，相邻两条金属线栅50之间的距离及所述金属线栅50的线宽约为10-80nm。本发明一些实施例中，所述偏振片100还包括基板10，所述基板10为透明基板。
请参阅图2，本发明的所述偏振片100的制作方法包括：
步骤S1：请参阅图3，提供一基板10，在所述基板10上形成光刻胶层20。
具体的，在所述基板10上先沉积得到光刻胶材料层，再对所述光刻胶材料层进行图案化，得到光刻胶层20。其中，图案化工艺包括曝光、显影。所述光刻胶层20包括多个平行间隔设置的光刻胶柱21。所述光刻胶柱21的宽度及相邻的两个所述光刻胶柱21之间的距离可以为任意的距离。优选的，所述光刻胶柱21的宽度与所述金属线栅50的宽度相同，使得最终得到的偏振片100的每条金属线栅50的宽度相同。
步骤S2，请参阅图4，在所述光刻胶层20上形成嵌段共聚物层30，所述嵌段共聚物层30产生微观相分离而得到交替设置的第一相区31及第二相区32。
所述嵌段共聚物层30填充于相邻的两个所述光刻胶柱21之间，并覆盖所述光刻胶柱21。填充于所述光刻胶柱21之间的嵌段共聚物层30的厚度可以低于所述光刻胶柱21的高度或者等于所述光刻胶柱21的高度。本实施例中，填充于所述光刻胶柱21之间的嵌段共聚物层30的厚度低于所述光刻胶柱21的高度，以便于后续剥离所述光刻胶柱21时，剥离液能够更容易的进入光刻胶柱21与所述嵌段共聚物层30之间的缝隙之间，以更容易的剥离所述光刻胶柱21。
所述嵌段共聚物层30的材料为嵌段共聚物。并且，本发明的所述嵌段共聚物为有规嵌段共聚物，即所述嵌段共聚物为组成所述嵌段共聚物的各种链段交替聚合得到。其中，所述嵌段共聚物可以为二嵌段共聚物或者多嵌段共聚物，例如，所述多嵌段共聚物可以为三嵌段共聚物。本实施例中，所述嵌段共聚物为二嵌段共聚物，其组分为第一聚合物链段与第二聚合物链段，并由第一聚合物链段与第二聚合物链段交替聚合在一起得到。可以理解的是，在本申请的其它实施例中，所述嵌段共聚物为多嵌段共聚物，例如，所述嵌段共聚物为三嵌段共聚物时，其组分为第一聚合物链段、第二聚合物链段及第三聚合物链段，并由第一聚合物链段、第二聚合物链段及第三聚合物链段交替聚合在一起得到。本发明中，所述嵌段聚合物可以为各种类型的第一聚合物链段及第二聚合物链段得得到。例如，所述第一聚合物链段为苯乙烯(PS)，所述第二聚合物链段为二甲基硅氧烷(PDMS)；或者，所述第一聚合物链段为乳酸(PLA)，所述第二聚合物链段为二甲基硅氧烷(PDMS)；或者，所述第一聚合物链段为苯乙烯(PS)，所述第二聚合物链段为甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；或者，所述第一聚合物链段为苯乙烯(PS)，所述第二聚合物链段为环氧乙烷(PEO)；或者，所述第一聚合物链段为二甲基硅氧烷(PDMS)，所述第二聚合物为甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；或者，所述第一聚合物链段为聚苯乙烯，所述第二聚合物为聚丁二烯。可以理解的是，此处仅给出少量的示例，形成所述嵌段聚合物的第一聚合物链段及第二聚合物链段还可以为其它的材料。
由于嵌段共聚物的特性，使得所述嵌段共聚物层30会产生微观相分离，从而形成间隔交替设置相区，每个所述相区的成分为一种链段。本实施例中，形成所述嵌段共聚物层30的所述嵌段共聚物为二嵌段共聚物，因此，本实施例的所述嵌段共聚物层30产生微观相分离而得到交替设置的第一相区31及第二相区32。其中，所述第一相区31的组成材料为所述第一聚合物链段，所述第二相区32的组成材料为所述第二聚合物链段。本发明中，所述嵌段共聚物层30产生的微观相分离尺寸范围为10nm-80nm之间，换句话说，所述第一相区31及所述第二相区32沿所述光刻胶柱21排列方向的宽度均为10nm-80nm之间。并且，本发明中，由于所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性与所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性不同，使得所述第一相区31或所述第二相区32与所述光刻胶柱21贴合，并使得所述第一相区31及所述第二相区32能够沿所述光刻胶柱21的排布方向规则稳定的交替排布。具体的，当所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性强于所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性时，所述第一相区31与所述光刻胶柱21贴合；当所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性强于所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性时，所述第二相区32与所述光刻胶柱21贴合。
本实施例中，所述第一聚合物链段为苯乙烯(PS)，所述第二聚合物链段为环氧乙烷(PEO)。所述嵌段共聚物层30产生的微观相分离尺寸约为30nm，即所述第一相区31与所述第二相区32的宽度约为30nm。由于所述光刻胶对所述苯乙烯的润湿性强于所述光刻胶对所述环氧乙烷的润湿性，因此，组成材料为所述苯乙烯的所述第一相区31与所述光刻胶柱21贴合。进一步的，对于覆盖于所述光刻胶柱21上的所述嵌段共聚物层30来说，由于所述光刻胶柱21的宽度较窄，即所述光刻胶柱21的上表面与所述嵌段共聚物层30的接触面积较小，使得所述光刻胶柱21对所述嵌段共聚物层30微观相分离的影响作用较小，从而使得覆盖于所述光刻胶柱21上的所述嵌段共聚物层30在所述光刻胶柱21上均匀分相，即所述第一相与所述第二相均与所述光刻胶柱21上表面接触。
步骤S3，对分相后的所述嵌段共聚物层30进行烘烤。通过烘烤操作，使得所述嵌段共聚物层30进行固化。
本实施例中，所述嵌段共聚物层30的烘烤温度为100℃-250℃，所述烘烤时间为20min-200min。可以理解的是，当所述嵌段共聚物层30为其它的类型的链段形成时，所述烘烤温度及烘烤时间进行相应的变化。
步骤S4，请参阅图5，对所述嵌段共聚物层30进行离子刻蚀，刻蚀去除所述第二相区32，并保留所述第一相区31。
本发明中，由于所述第一相区31与所述第二相区32的组成材料不同，因此，离子刻蚀对所述第一相区31的刻蚀速度与对所述第二相区32的刻蚀速度不同。当所述离子刻蚀对所述第一相区31的刻蚀速度大于所述第二相区32的刻蚀速度时，刻蚀去除所述第一相区31时，所述第二相区32仍设于所述基板10上，且多个所述第二相区32平行间隔设于所述基板10上；当所述离子刻蚀对所述第二相区32的刻蚀速度大于所述第一相区31的刻蚀速度时，刻蚀去除所述第二相区32时，所述第一相区31仍设于所述基板10上，且多个所述第一相区31平行间隔设于所述基板10上。本实施例中，所述离子刻蚀对所述第二相区32的刻蚀速度大于所述第一相区31的刻蚀速度时。
本实施例中，所述离子刻蚀为氧离子刻蚀。由于所述第一相区31及所述第二相区32的组成材料均为有机材料，因此，通过氧离子刻蚀能够更快的将所述第一相区31或所述第二相区32刻蚀掉。可以理解的是，所述离子刻蚀还可以为其它的刻蚀方式，例如氟离子刻蚀。
步骤S5，请参阅图6，将所述光刻胶柱21从所述基板10上剥离。并且，当所述光刻胶柱21从所述基板10上剥离时，覆盖于所述光刻胶柱21上的部分所述嵌段共聚物层30也会从所述基板10上移除。
本发明中，通过剥离液将所述光刻胶柱21从所述基板10上剥离。
可以理解的是，本发明的其它实施例中，所述步骤S4与所述步骤S5的先后顺序可以变化。
步骤S6，请参阅图7，在所述基板10上沉积金属材料以得到金属材料层40，所述金属材料层40覆盖所述第一相区31及未被所述相区覆盖的基板10。覆盖所述基板10的所述金属材料层40即位于相邻的两个第一相区31之间。并且，所述金属材料层40的厚度可以小于或等于第一相区31的高度。可以理解的是，如果在步骤S4中，刻蚀去除的是所述第一相区31，则所述金属材料层40覆盖于所述第二相区32及未被所述相区覆盖的基板10上。
步骤S7，请重新参阅图1，再一次对所述嵌段共聚物层30进行离子刻蚀，刻蚀去除所述第一相区31，同时除去所述第一相区31上的金属材料，以得到金属层，所述金属层包括多条平行间隔设置的金属线栅50。除去所述第一相区31上的金属材料后，仅剩余有覆盖所述基板10的金属材料，即仅剩余位于相邻的两个第一相区31之间的金属材料。覆盖于所述基板10的金属材料即为所述金属层，所述金属层包括多条平行间隔设置的金属线栅50。其中，所述金属线栅50的宽度即为所述第二相区32的宽度，相邻两条金属线栅50之间的距离即为所述第一相区31的宽度。本实施例中，所述第一相区31及所述第二相区32沿所述光刻胶柱21排列方向的宽度均为10nm-80nm之间，即得到的所述金属线栅50的宽度及相邻两条金属线栅50之间的距离为10nm-80nm之间，满足所述偏振片100实际使用的需求。并且，根据不同的偏振片100要求，可以选用不同的嵌段共聚物，从而得到金属线栅50的宽度及相邻两条金属线栅50之间的距离不同的偏振片100。可以理解的是，如果在步骤S4中，刻蚀去除的是所述第一相区31，则该步骤刻蚀去除的则为所述第二相区32。
本发明一些实施例中，所述偏振片100包括所述基板10，则完成步骤S7后即得到所述偏振片100。其中，所述基板10为透明基板10，避免所述基板10对进入所述偏振片100的光线的影响。
本发明的其它实施例中，所述偏振片100仅包括所述金属层，因此，所述偏振片100的制作方法还包括步骤S8：
将所述金属层与所述基板10进行剥离，得到的所述金属层即为所述偏振片100。
本发明提供的所述偏振片100的制作方法，利用多个平行间隔设置的所述光刻胶柱21使得所述嵌段聚合物自然产生微观相分离，并形成间隔交替设置的第一相区31及第二相区32，再通过去除第二相区32及所述光刻胶柱21，从而使得所述基板10上仅留下间隔平行设置的第一相区31，再将金属材料沉积于所述第一相区31及未被所述第一相区31覆盖的基板10，最后去除所述第一相区31及沉积于所述第一相区31上的金属材料，只留下位于所述基板10上的金属材料，从而得到金属线栅50。该方法操作简单，并且，能够一次性制作得到任意大小的金属线栅偏振片。
以上所述为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种偏振片的制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供一基板，在所述基板上形成光刻胶层；所述光刻胶层包括多个平行间隔设置的光刻胶柱；在所述光刻胶层上形成嵌段共聚物层，所述嵌段共聚物层的组分包括第一聚合物链段及第二聚合物链段，所述第一聚合物链段与第二聚合物链段聚合在一起得到嵌段共聚物；所述嵌段共聚物层产生微观相分离，形成间隔交替设置的第一相区与第二相区，所述第一相区与所述第二相区的排布方向与所述光刻胶柱的排布方向相同，且所述第一相区与所述第二相区的延伸方向相同；所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性与所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性不同，所述第一相区或所述第二相区与所述光刻胶柱贴合；所述第一相区的组成材料为所述第一聚合物链段，所述第二相区的组成材料为所述第二聚合物链端；
对分相后的所述嵌段共聚物层进行烘烤；
对所述嵌段共聚物层进行离子刻蚀，刻蚀去除所述第二相区，并保留所述第一相区；
将所述光刻胶柱从所述基板上剥离；
在所述基板上沉积金属材料，所述金属材料覆盖所述第一相区及未被所述第一相区覆盖的基板；
再一次对所述嵌段共聚物层进行离子刻蚀，刻蚀去除所述第一相区，同时除去所述第一相区上的金属材料，以得到金属层，所述金属层包括多条平行间隔设置的金属线栅。
2.如权利要求1所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述离子刻蚀对所述第二相区的刻蚀速度大于所述第一相区的刻蚀速度，使得刻蚀去除所述第二相区时，所述第一相区仍保留下来。
3.如权利要求1所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述嵌段共聚物为有规嵌段共聚物。
4.如权利要求1或3所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为二甲基硅氧烷；或者，所述第一聚合物链段为乳酸，所述第二聚合物链段为二甲基硅氧烷；或者，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为环氧乙烷；或者，所述第一聚合物链段为二甲基硅氧烷，所述第二聚合物为甲基丙烯酸甲酯；或者，所述第一聚合物链段为聚苯乙烯，所述第二聚合物为聚丁二烯。
5.如权利要求4所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述第一聚合物链段为苯乙烯，所述第二聚合物链段为环氧乙烷；烘烤温度为100℃-250℃，烘烤时间为20min-200min。
6.如权利要求1所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述嵌段共聚物层产生的微观相分离尺寸范围为10nm-80nm之间，得到的所述金属层的相邻的金属线栅之间的距离及所述金属线栅的线宽均为10nm-80nm之间。
7.如权利要求1所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性强于所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性，所述第一相区与所述光刻胶柱贴合；或者，所述光刻胶对所述第二聚合物链段的润湿性强于所述光刻胶对所述第一聚合物链段的润湿性，所述第二相区与所述光刻胶柱贴合。
8.如权利要求1所述的偏振片的制作方法，其特征在于，所述离子刻蚀为氧离子刻蚀。
9.如权利要求1所述的偏振片的制作方法，其特征在于，还包括步骤;
将所述金属层与所述基板进行剥离，得到的所述金属层为所述偏振片。
10.一种偏振片，其特征在于，通过如权利要求1-9任一项所述的偏振片的制作方法制得，包括多条平行间隔设置的金属线栅，相邻两条金属线栅之间的距离及所述金属线栅的线宽均为10-80nm。
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