CN112987154B - 一种光栅板的制作工艺及双面光栅板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例中公开了一种光栅板、双面光栅板及其制作工艺，涉及衍射光栅技术领域。其中，一种光栅板的制作工艺，包括：选择一透光基板；将不透光的油墨涂覆至所述透光基板上；根据预定图案通过激光烧蚀附着在所述透光基板上的油墨，在所述透光基板的表面形成光栅。本发明实施例中通过在透光基板的整面涂覆油墨，然后通过激光雕刻的方式形成光栅，相比直接采用丝网印刷制作光栅而言，避免了气泡、沙眼的产生，提高了光栅质量，保障了良率。

Description

一种光栅板的制作工艺及双面光栅板
技术领域
本发明属于衍射光栅技术领域，尤其涉及一种光栅板、双面光栅板及其制作工艺。
背景技术
光栅即衍射光栅，是利用衍射原理使光发生色散的光学元件，作为光学系统的核心部件被广泛应用于光谱仪器、精密计量、光通信、显示技术、激光调谐技术等领域。
目前的光栅板主要是通过丝网印刷的方式进行制作，但对于大幅面的光栅板而言，由于大幅面的丝网网版自身存在缺陷，难以保证印制的光栅质量。这主要是由于大幅面的丝网网版由于尺寸过大，刮刀在网版上移动时，大幅面的丝网网版的中心位置存在受力偏差，导致光栅的中心位置的容易产生气泡和沙眼，从而影响光栅制备的良率。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种光栅板的制作工艺，以解决现有技术中丝网印刷存在印制效果差的问题。
在一些说明性实施例中，所述光栅板的制作工艺，包括：选择一透光基板；将不透光的油墨涂覆至所述透光基板上；根据预定图案通过激光烧蚀附着在所述透光基板上的油墨，在所述透光基板的表面形成光栅。
在一些可选地实施例中，所述将不透光的油墨涂覆至所述透光基板上，具体包括：将不透光的油墨涂覆至所述透光基板的第一表面和第二表面；根据预定图案通过激光烧蚀附着在所述透光基板上的油墨，得到双面光栅。
在一些可选地实施例中，所述透光基板吸收第一光源，且不吸收第二光源；所述激光采用所述第一光源，所述双面光栅允许所述第二光源穿透。
在一些可选地实施例中，所述透光基板为复合基板；所述复合基板包括：吸收所述第一光源、且不吸收所述第二光源的第一透光基板；以及，不吸收所述第一光源和所述第二光源的第二透光基板。
在一些可选地实施例中，所述透光基板为复合基板；所述复合基板包括：吸收所述第一光源、且不吸收所述第二光源的第一透光基板；以及，不吸收所述第一光源和所述第二光源的第二透光基板和第三透光基板；所述第一透光基板位于所述第二透光基板和所述第二透光基板之间。
在一些可选地实施例中，通过打印、印刷、浸渍、喷涂、化学沉积中的一种或多种方式，将不透光的油墨涂覆至所述透光基板上。
在一些可选地实施例中，所述油墨为导电油墨。
在一些可选地实施例中，所述导电油墨中成分至少包括液态金属和/或导电银浆。
本发明的另一个目的在于提出一种光栅板，该光栅板可由上述任一项所述的制作工艺获得。
本发明的再一个目的在于提出一种双面光栅板，该双面光栅板可由上述任一项所述的制作工艺获得；其中，该双面光栅板，包括：透光基板、附着在所述透光基板正反两面的第一光栅和第二光栅；所述第一光栅和所述第二光栅的栅线部分重叠。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
本发明实施例中通过在透光基板的整面涂覆油墨，然后通过激光雕刻的方式形成光栅，相比直接采用丝网印刷制作光栅而言，避免了气泡、沙眼的产生，提高了光栅质量，保障了良率。
附图说明
图1是本发明实施例中光栅的制作工艺的流程图；
图2是本发明实施例中光栅的制作工艺的示意图；
图3是本发明实施例中光栅的制作工艺的流程图；
图4是本发明实施例中的双面光栅的结构示意图；
图5是本发明实施例中的复合基板的结构示意图；
图6是本发明实施例中的复合基板的结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。
本发明实施例中公开了一种光栅板的制作工艺，如图1-2所示，图1为本发明实施例中的光栅板的制作工艺流程图；图2为本发明实施例中的光栅板的制作工艺示意图。其中，光栅板的制作工艺，包括：
步骤S11、选择一透光基板1；
步骤S12、将不透光的油墨2涂覆至透光基板1上；
步骤S13、根据预定图案通过激光刻蚀附着在透光基板1上的油墨2，得到光栅3。
本发明实施例中通过在透光基板的整面涂覆油墨，然后通过激光雕刻的方式形成光栅，相比直接采用丝网印刷制作光栅而言，避免了气泡、沙眼的产生，提高了光栅质量，保障了良率。
本发明实施例中的制备工艺，可根据选用的材料种类不同制作硬质光栅，或柔性光栅；其中，在用于制备硬质光栅的情况下，步骤S11中的透光基板可选如透明玻璃基板，可用于薄膜太阳能电池领域，LCD显示领域、以及其它无需光栅柔性性能领域，在用于制备柔性光栅的情况下，步骤S11中的透光基板可选如PI、PET、PU、聚酯、硅胶等柔性透光基板，可用于柔性薄膜太阳能电池领域，OLED显示领域、以及其它需要柔性光栅性能领域。
在一些实施例中，还可以在步骤S12之前，对步骤S11中的透光基板1进行老化处理；该老化处理可以通过烘烤、化学改性等方式进行，从而提高透光基板1的稳定性，避免光栅形成后由于透光基板1的变形而使光栅图案变形的问题，提高所制光栅的良品率。该实施例用以针对耐温性能较差的柔性透光基板。
本发明实施例中的油墨为非透光材质的油墨，具体地，该油墨可选用导电油墨或非导电油墨；其中，油墨选用非导电油墨(如碳粉、漆类)的情况下，所制备的光栅板可应用于光学显像领域，而油墨选用导电油墨(如导电银浆、导电铜浆、导电铝浆、液态金属)的情况下，所制备的光栅板可应用于同时需要电学性能和光学显像的领域，例如薄膜太阳能电池领域、LCD显示领域、OLED显示领域等等。
其中，液态金属可选用熔点在300℃以下的低熔点金属单质或低熔点金属合金，例如镓单质、铟单质、锡单质、镓铟合金、镓锡合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、铟锡合金、铟锡锌合金等等，在此不再赘述。
优选地，本发明实施例中的透光基板选用柔性透光基板，油墨选用液态金属导电混合浆料；其中，液态金属可选用室温液态金属，或者熔点在100℃以下的低熔点金属；导电金属颗粒选用银，由此材质混合而成的液态金属导电混合浆料具有良好的导电性能和弯折性能，并且由于其中选用在室温环境中或低加热环境中呈液体状态的液态金属，可在印制线路发生断裂的位置自行修复，可在经过180°的反复死折情况下光栅仍然正常工作。其中，液态金属导电混合浆料亦可以直接将液态金属与市面上的导电浆料混合获得。
本发明实施例中的油墨在透光基板上的整版涂覆可以通过打印、印刷、浸渍、喷涂、化学沉积中的一种或多种方式进行；其中，优选地，可以通过喷涂的方式，例如雾化旋涂，工序简单、厚度可控且均匀、附着力良好，尤其适用于液态金属、液态金属导电混合浆料。
在一些实施例中，在步骤S13之前，还可包括：固化所述油墨；固化方式可通过降温、升温等方式进行。在一些其它的实施例中，油墨固化工序也可以在步骤S13之后进行。
本发明实施例中的激光蚀刻可通过紫外激光、红外激光等方式进行，优选地，可选用紫外激光进行蚀刻，可满足更为精细的栅线加工。
本发明实施例中还公开了一种光栅板，该光栅板可通过上述任一项所述的光栅板制作工艺获得。其中，光栅板包括：透明基板；以及附着在透明基板上的光栅。
其中，光栅的尺寸不限于小幅面光栅或大幅面光栅；其中，小幅面光栅在此不进行限定，大幅面光栅的单边边长可不小于600mm，例如600mm*600mm尺寸、600mm*700mm尺寸、600mm*800mm尺寸、600mm*900mm尺寸等。其中，针对非矩形的其它规则或不规则形状的光栅而言，其幅面整体最小宽度即对应上述最小单边边长范围。
本发明实施例中的光栅可以为栅线结构或栅格结构，且栅线或栅格的间隔可根据实际所需进行选定，单条栅线的线宽可在0.1-50μm。优选地，单条栅线的线宽可在0.5-20μm。
现在参照图3，本发明实施例中还公开了一种双面光栅板的制作工艺，具体包括：
步骤S21、选择一透光基板1；
步骤S22、将不透光的油墨涂覆至透光基板1的第一表面和第二表面；
步骤S23、根据预定图案通过激光蚀刻附着在所述透光基板第一表面和第二表面上的油墨，得到双面光栅。
该实施例中的制作工艺相对于传统的光栅叠加工艺而言，可以得到更薄的双层光栅，并且工艺简单，质量稳定可靠。
通过该实施例所制备的双面光栅，可利用双面光栅的重叠实现得到更为精细的栅线；如图4所示，光源通过穿透第一光栅31形成的光线再由与第一光栅31部分交错的第二光栅32所遮挡，从而可得到更为精细的栅线，可满足纳米级电子器件的光刻工艺。
该实施例中需要精确的控制油墨涂覆的厚度，以及激光蚀刻的能量，避免激光蚀刻第一光栅后穿透透光基板对第二光栅面造成破坏。
优选地，可通过如下措施降低对于油墨平整度、以及激光蚀刻能量的精确控制的要求，包括：
选用的透光基板1为吸收第一光源，不吸收第二光源的材质；其中，激光蚀刻所采用的激光为第一光源，双面光栅板允许第二光源穿透，其中，第一光源的波长可在200nm以下，第二光源可以为光栅板工作时使用的可见光源。
通过该实施例中针对透光基板1的选择，可以降低对于油墨平整度、激光蚀刻能量控制的要求，在激光蚀刻进行时，即使有少量的激光能量到达透光基板1，也无法穿透透光基板1影响其另一面的光栅，再有少量的激光能量也不足以破坏透光基板1，从而即保证了双面光栅的质量效果，同时又降低了对于精度的控制需求。
在一些其它实施例中，透光基板1还可以为复合基板材质；如图5所示，其可包括，吸收第一光源且不吸收第二光源的第一透光基板11；以及，不吸收第一光源和第二光源的第二透光基板12。除此之外，如图6所示，还可以包括：吸收第一光源且不吸收第二光源的第一透光基板11、以及不吸收第一光源和第二光源的第二透光基板12和第三透光基板13。除此之外，复合基板的结构在不脱离上述限定的前提下进行的结构变形，同样在本申请的保护范围内。
本发明实施例中的透光基板对于光源的不吸收可以是指对于光源/特定光源吸收率在10％以内的材料，对于光源的吸收可以是指对于光源/特定光源吸收率在95％以上的材料。
在满足上述要求的情况下，透光基板1的选材、油墨的选材可以参照之前的实施例。其中，吸收第一光源且不吸收第二光源的第一透光基板11可以为PI膜，不吸收第一光源和第二光源的第二透光基板12和第三透光基板13可以为PET、PET、PU、聚酯、硅胶、玻璃等材料。激光蚀刻可采用紫外激光(又称皮秒激光)，优选地，选用0.01～0.4um波段的紫外激光。
本发明的再一个目的在于提出一种双面光栅，该双面光栅可由上述任一项所述的制作工艺获得；其中，该双面光栅，包括：透光基板1、附着在所述透光基板1正反两面的第一光栅2和第二光栅3；所述第一光栅2和所述第二光栅3的栅线部分重叠，从而形成更为精细的透光栅线。其中，栅线部分重叠范围可根据实际需求进行设计，在此不进行限定。
其中，透光基板1可为复合基板；例如吸收第一光源且不吸收第二光源的第一透光基板11；以及，不吸收第一光源和第二光源的第二透光基板12。又例如吸收第一光源且不吸收第二光源的第一透光基板11、以及不吸收第一光源和第二光源的第二透光基板12和第三透光基板13，第一透光基板11位于第二透光基板12和第三透光基板13之间。
其中，光栅的尺寸不限于小幅面光栅或大幅面光栅；其中，小幅面光栅在此不进行限定，大幅面光栅的单边边长可不小于600mm，例如600mm*600mm尺寸、600mm*700mm尺寸、600mm*800mm尺寸、600mm*900mm尺寸等。其中，针对非矩形的其它规则或不规则形状的光栅而言，其幅面整体最小宽度即对应上述最小单边边长范围。
本发明实施例中的光栅可以为栅线结构或栅格结构，且栅线或栅格的间隔可根据实际所需进行选定，单条栅线的线宽可在0.1-50μm。优选地，单条栅线的线宽可在0.5-20μm。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (7)

1.一种光栅板的制作工艺，其特征在于，包括：
选择一透光基板；
将不透光的油墨涂覆至所述透光基板的第一表面和第二表面；根据预定图案通过激光烧蚀附着在所述透光基板上的油墨，在所述透光基板的第一表面和第二表面分别形成第一光栅和第二光栅；
所述第一光栅和所述第二光栅的遮光栅线部分重叠，构成相对于所述第一光栅和所述第二光栅更为精细的透光光栅；
所述透光基板吸收第一光源且不吸收第二光源，所述激光采用所述第一光源，所述透光光栅允许所述第二光源穿透。
2.根据权利要求1所述的光栅板的制作工艺，其特征在于，所述透光基板为复合基板；
所述复合基板包括：
吸收所述第一光源、且不吸收所述第二光源的第一透光基板；以及，
不吸收所述第一光源和所述第二光源的第二透光基板。
3.根据权利要求1所述的光栅板的制作工艺，其特征在于，所述透光基板为复合基板；
所述复合基板包括：
吸收所述第一光源、且不吸收所述第二光源的第一透光基板；以及，
不吸收所述第一光源和所述第二光源的第二透光基板和第三透光基板；
所述第一透光基板位于所述第二透光基板和所述第三透光基板之间。
4.根据权利要求1所述的光栅板的制作工艺，其特征在于，通过打印、印刷、浸渍、喷涂、化学沉积中的一种或多种方式，将不透光的油墨涂覆至所述透光基板上。
5.根据权利要求1所述的光栅板的制作工艺，其特征在于，所述油墨为导电油墨。
6.根据权利要求5所述的光栅板的制作工艺，其特征在于，所述导电油墨中成分至少包括液态金属和/或导电银浆。
7.一种双面光栅板，其特征在于，通过如权利要求1-6中任一项所述的制作工艺获得，包括：
透光基板、附着在所述透光基板两面的第一光栅和第二光栅；
所述第一光栅和所述第二光栅的遮光栅线部分重叠，构成相对于所述第一光栅和所述第二光栅更为精细的透光光栅。
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