CN117480414A - 光栅结构及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
一种光栅结构及其制备方法、显示装置。光栅结构的制备方法包括：形成多个沿第一方向(X)排列的第一凸起结构(2)(S101)；形成至少覆盖多个第一凸起结构(2)的第一胶材(3)，并利用包括第一凸起结构(2)和第一胶材(3)的凸起结构形成包括多个第二凸起结构(7)的光栅结构(S102)；其中，第一胶材(3)背离第一凸起结构(2)的表面为平整表面，包括与第一凸起结构(2)和第一胶材(3)的凸起结构与第二凸起结构(7)一一对应，第二凸起结构(7)沿第一方向(X)截面的形状为三角形，第二凸起结构(7)具有至少一个倾斜平整表面。
Description
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及光栅结构及其制备方法、显示装置。
增强现实(Augmented Reality，AR)眼镜被预测会成为人类的“第三块屏幕”，具有非常广阔的发展前景。表面浮雕光栅(Surface Relief Grating，SRG)衍射光波导方案由于其易于量产、性能优异被认为是未来最具有潜力的主流AR光波导镜片制备方案。SRG AR光波导片二维光栅主要有矩形光栅、倾斜光栅和闪耀光栅。闪耀光栅由于其优异的衍射效率而被广泛的关注。
目前主要制备闪耀光栅模板的方法有：金刚石加工、湿法刻蚀和电子束直写等。金刚石加工受限于刀具的尺寸，且刀具容易在加工过程中发生磨损，影响加工精度；湿法刻蚀制备闪耀光栅，受限于材料的晶向，无法灵活选择光栅的角度；电子束直写需要使用梯度曝光工艺，光栅的斜面呈波浪状，影响波导效率。
发明内容
本公开实施例提供的一种光栅结构的制备方法，方法包括：
形成多个沿第一方向排列的第一凸起结构；
形成至少覆盖多个第一凸起结构的第一胶材，并利用包括第一凸起结构和第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构；其中，第一胶材背离第一凸起结构的表面为平整表面；包括第一凸起结构和第一胶材的凸起结构与第二凸起结构一一对应，第二凸起结构沿第一方向截面的形状为三角形，第二凸起结构具有至少一个倾斜平整表面。
在一些实施例中，形成多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：
提供第一基板，并在第一基板上制作多个沿第一方向排列的第一凸起结 构；
形成至少覆盖多个第一凸起结构的第一胶材并利用包括第一凸起结构和第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构，包括：
形成覆盖第一凸起结构的第一胶材，并对第一胶材进行固化工艺，形成包括第一凸起结构和第一胶材的多个凸起结构，获得第一模板；其中，凸起结构沿第一方向截面的形状为三角形，凸起结构具有至少一个倾斜平整表面；
提供第二胶材，并利用第一模板作为压印模板，采用压印工艺使得第二胶材形成与凸起结构一一对应的第二凸起结构，并将第二凸起结构转印到第二基板上，获得光栅结构。
在一些实施例中，利用第一模板作为压印模板采用压印工艺使得第二胶材形成与凸起结构一一对应的第二凸起结构，包括：
在第一胶材背离第一凸起结构一侧涂覆模板胶材，利用第一模板作为压印模板，采用压印工艺使得模板胶材形成第二模板；其中，第二模板包括与凸起结构互补对应的第一凹槽，第一凹槽沿第一方向截面的形状为三角形，第一凹槽具有至少一个倾斜平整表面；
在第二模板具有第一凹槽的一侧涂覆第二胶材，并利用第二模板作为压印模板采用压印工艺使得第二胶材形成与第一凹槽互补对应的第二凸起结构。
在一些实施例中，在第一基板上制作多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板上制作多个第一凸起结构；其中，第一凸起结构的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于第一基板的方向上，多个矩形的厚度不完全相等，多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形以及在第一矩形一侧与第一矩形不相邻的厚度最薄的第二矩形，第一矩形、第一矩形和第二矩形之间的矩形以及第二矩形的厚度依次减小。
在一些实施例中，在第一基板上制作多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板上制作包括多个条状结构的第一凸起结 构；其中，多个条状结构沿第一方向间隔排列，条状结构的截面形状为矩形，在垂直于第一基板的方向上，多个条状结构的厚度不完全相等，多个条状结构包括：厚度最厚的第一条状结构以及在第一条状结构一侧与第一条状结构不相邻的厚度最薄的第二条状结构，第一条状结构、第一条状结构和第二条状结构之间的条状结构以及第二条状结构的厚度依次减小。
在一些实施例中，形成沿第一方向排列的多个第一凸起结构，包括：
提供第一基板，并在第一基板上制作沿第一方向排列的多个第三凸起结构，获得第三模板；
利用第三模板采用压印工艺使得第三胶材形成与第三凸起结构一一对应的第一凸起结构，并将第一凸起结构转印到第二基板上；
形成至少覆盖多个第一凸起结构的第一胶材并利用包括第一凸起结构以及第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构，包括：
在第一凸起结构背离第二基板一侧涂覆第一胶材，并对第一胶材进行固化工艺，形成包括第一胶材以及第一凸起结构的凸起结构作为第二凸起结构，获得光栅结构。
在一些实施例中，利用第三模板采用压印工艺使得第三胶材形成与第三凸起结构一一对应的第一凸起结构，并将第一凸起结构转印到第二基板上，包括：
在第三凸起结构一侧涂覆模板胶材，并利用第三模板作为压印模板，采用压印工艺使得模板胶材形成第四模板；其中，第四模板包括与第三凸起结构互补对应的第二凹槽；
在第四模板具有第二凹槽的一侧涂覆第三胶材，并利用第四模板作为压印模板，采用压印工艺使得第三胶材形成与第二凹槽互补对应的第一凸起结构，并将第一凸起结构转印到第二基板上。
在一些实施例中，在第一基板上制作沿第一方向排列的多个第三凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板上制作多个第三凸起结构；其中，第三 凸起结构的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于第一基板的方向上，多个矩形的厚度不完全相等，多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形以及在第一矩形一侧与第一矩形不相邻的厚度最薄的第二矩形，第一矩形、第一矩形和第二矩形之间的矩形以及第二矩形的厚度依次减小。
在一些实施例中，在第一基板上制作沿第一方向排列的多个第三凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板上制作包括多个条状结构的第一四起结构；其中，多个条状结构沿第一方向间隔排列，条状结构在所述第一方向上的截面的形状为矩形，在垂直于第一基板的方向上，多个条状结构的厚度不完全相等，多个条状结构包括：厚度最厚的第一条状结构以及在第一条状结构一侧与第一条状结构不相邻的厚度最薄的第二条状结构，第一条状结构、第一条状结构和第二条状结构之间的条状结构以及第二条状结构的厚度依次减小。
在一些实施例中，相邻两个条状结构之间的距离大于等于30纳米且小于等于200纳米。
在一些实施例中，光栅结构的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。
在一些实施例中，第二凸起结构的最大厚度大于等于300纳米且小于等于600纳米。
本公开实施例提供的一种光栅结构，光栅结构采用本公开实施例提供的光栅结构的制备方法制得；
光栅结构包括：沿第一方向排列的多个第二凸起结构；第二凸起结构沿第一方向截面的形状为三角形，第二凸起结构具有至少一个倾斜平整表面。
本公开实施例提供的一种显示装置，显示装置包括：
显示面板；
光传输层，位于显示面板的出光侧；
本公开实施例提供的光栅结构，位于光传输层面向显示面板一侧。
在一些实施例中，光栅结构为显示装置的耦入光栅；和/或，
光栅结构为显示装置的耦出光栅；显示装置还包括：位于光栅结构背离光传输层一侧的反射层。
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例提供的一种光栅结构的制备方法的流程示意图；
图2为本公开实施例提供的另一种光栅结构的制备方法的流程示意图；
图3为本公开实施例提供的又一种光栅结构的制备方法的流程示意图；
图4为本公开实施例提供的又一种光栅结构的制备方法的流程示意图；
图5为本公开实施例提供的又一种光栅结构的制备方法的流程示意图；
图6为本公开实施例提供的一种光栅结构的结构示意图；
图7为本公开实施例提供的另一种光栅结构的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的又一种光栅结构的结构示意图；
图9为本公开实施例提供的光栅结构01和光栅结构02的T1级衍射效率结果图；
图10为本公开实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图11为本公开实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
图12a～12c为本公开实施例提供的一种耦入光栅、耦出光栅的排列布方式的示意图。
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然， 所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
本公开实施例提供了一种光栅结构的制备方法，如图1所示，包括：
S101、形成多个沿第一方向排列的第一凸起结构；
S102、形成至少覆盖多个第一凸起结构的第一胶材，并利用包括第一凸起结构和第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构；其中，第一胶材背离第一凸起结构的表面为平整表面包括与第一凸起结构和第一胶材的凸起结构与第二凸起结构一一对应，第二凸起结构沿第一方向截面的形状为三角形，第二凸起结构具有至少一个倾斜平整表面。
需要说明的是，光栅结构包括多个第二凸起结构，第二凸起结构沿第一方向截面的形状为三角形，包括多个第二凸起结构的光栅结构的截面具有锯齿形，当光栅的截面具有锯齿形时，光栅的光能量便集中在预定的方向上，即某一光谱级上，从这个方向探测时，光谱的强度最大，这种现象称为闪耀，这种光栅称为闪耀光栅。即采用本公开实施例提供的光栅结构的制备方法制得的光栅结构为闪耀光栅。
需要说明的是，在具体实施时，第一凸起结构的轮廓形状大致为三角形，即第一凸起结构的轮廓具有斜面，由于工艺等因素，第一凸起结构对应的斜面容易出现不平整的现象，直接利用第一凸起结构形成光栅结构容易影响光栅结构波导效率。
本公开实施例提供的光栅结构的制备方法，通过第一胶材覆盖第一凸起结构，即便第一凸起结构的斜面为不平整表面，由于第一胶材具有流动性，第一胶材覆盖第一结构后，第一胶材的流动性使得第一胶材背离第一凸起结构的表面为平整表面，从而可以使得第一胶材以及第一凸起结构组成的凸起结构的表面为平整表面。当利用第一凸起结构和第一胶材组成的凸起结构形成第二凸起结构时，使得第二凸起结构的倾斜表面为平整表面，从而可以避免影响光栅结构波导效率。
在一些实施例中，第一凸起结构和第一胶材组成的凸起结构沿第一方向的截面的形状为三角形。
在一些实施例中，第一凸起结构和第一胶材组成的凸起结构沿第一方向的截面的三角形与第二凸起结构沿第一方向的截面的三角形大致全等。需要说明的是，大致全等是指：第一凸起结构和第一胶材组成的凸起结构沿第一方向的截面的三角形与第二凸起结构沿第一方向的截面的三角形全等，或者，第一凸起结构和第一胶材组成的凸起结构沿第一方向的截面的三角形与第二凸起结构沿第一方向的截面的三角形之间的尺寸差异在满足工艺误差的情况下看作全等。
在一些实施例中，如图2、图3所示，步骤S101，形成多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：
S1011、提供第一基板1，并在第一基板1上制作多个沿第一方向X排列的第一凸起结构2；
步骤S102形成至少覆盖多个第一凸起结构的第一胶材并利用第一凸起结构和第一胶材组成的凸起结构形成光栅结构，包括：
S1021、形成覆盖第一凸起结构2的第一胶材3，并对第一胶材3进行固 化工艺，形成包括第一凸起结构2和第一胶材3的多个凸起结构，获得第一模板5；为了便于区分，将该步骤形成的包括第一凸起结构2和第一胶材3的多个凸起结构命名为第四凸起结构4，其中，第四凸起结构4沿第一方向X截面的形状为三角形，第四凸起结构4具有至少一个倾斜平整表面；
S1022、提供第二胶材6，并利用第一模板5作为压印模板，采用压印工艺使得第二胶材6形成与第四凸起结构4一一对应的第二凸起结构7，并将第二凸起结构7转印到第二基板12上，获得光栅结构。
在一些实施例中，如图2、图3所示，步骤S1022利用第一模板作为压印模板采用压印工艺使得第二胶材形成与第四凸起结构一一对应的第二凸起结构，包括：
S1022-1、在第一胶材3背离第一凸起结构2一侧涂覆模板胶材8，并利用第一模板5作为压印模板，采用压印工艺使得模板胶材8形成第二模板9；其中，第二模板9包括与第四凸起结构4互补对应的第一凹槽10，第一凹槽10沿第一方向X截面的形状为三角形，第一凹槽10具有至少一个倾斜平整表面；
S1022-2、在第二模板9具有第一凹槽10的一侧涂覆第二胶材6，并利用第二模板9作为压印模板进行压印工艺使得第二胶材6形成与第一凹槽10互补对应的第二凸起结构7。
在一些实施例中，第二胶材的折射率等于第二基板的折射率。
在具体实施时，第二基板例如为玻璃基板。第二胶材的折射率等于玻璃基板的折射率。
在一些实施例中，如图2所示，步骤S1011在第一基板上制作多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板1上制作多个第一凸起结构2；其中，第一凸起结构2的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于第一基板的方向Y上，多个矩形的厚度h不完全相等，多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形25以及在第一矩形25一侧与第一矩形25不相邻的厚度最薄的 第二矩形26，第一矩形25、第一矩形25和第二矩形26之间的矩形以及第二矩形26的厚度依次减小。
需要说明的是，图2中仅示意出第一矩形25的厚度。
如图2所示，第一凸起结构的截面形状大致为三角形。即第一凸起结构的轮廓具有斜面，由于工艺等因素，第一凸起结构对应的斜面容易出现台阶这种不平整的现象，因此第一凸起结构的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状。即如图2所示，第一凸起结构的截面的斜边并不是直线形而是锯齿形，且三角形与第一方向的夹角大于0且小于90度的斜边为锯齿形，即第一凸起结构的倾斜表面为台阶面的非平整表面。当第一胶材覆盖第一凸起结构的倾斜表面，由于第一胶材的流动性，使得第一胶材可以填平阶梯面，从而在第一胶材背离第一凸起结构一侧形成平整表面的斜面。
或者，在一些实施例中，如图3所示，步骤S1011在第一基板上制作多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板1上制作包括多个条状结构11的第一凸起结构2；其中，多个条状结构11沿第一方向X间隔排列，每一条状结构11的截面形状为矩形，在垂直于第一基板的方向Y上，多个条状结构11的厚度h’不完全相等，多个条状结构11包括：厚度最厚的第一条状结构27以及在第一条状结构27一侧与第一条状结构27不相邻的厚度最薄的第二条状结构28，第一条状结构27、第一条状结构27和第二条状结构28之间的条状结构11以及第二条状结构28的厚度依次减小。
需要说明的是，图3中仅示意出第一条状结构27的厚度。
在一些实施例中，多个条状结构在第一方向上的宽度均相同。
第一凸起结构包括多个条状结构相当于第一凸起结构包括光栅，条状结构的厚度不完全相同，第一凸起结构包括的光栅作为框架，且框架的轮廓大致为三角形。当第一胶材覆盖多个条状结构，由于第一胶材的流动性且相邻条状结构之间距离较近，第一胶材可以填充条状结构的间隙，以使多个条状结构通过第一胶材相连，并且在条状结构具有厚度变化的一侧形成平整表面 的斜面。
在一些实施例中，在第一方向上相邻两个条状结构之间的距离与条状结构的宽度之和大于等于30纳米且小于等于200纳米。即第一凸起结构包括的光栅的周期大于等于30纳米且小于等于200纳米。
在一些实施例中，相邻两个条状结构在垂直于第一方向上的厚度之差大于等于30纳米且小于等于600纳米。
需要说明的是，图2、图3以包括第一凸起结构和第一胶材的凸起结构作为模板制备具有第二凸起结构的光栅结构为例进行举例说明。在具体实施时，还可以采用其他方法利用包括第一凸起结构和第一胶材的凸起结构获得光栅结构。
在一些实施例中，如图4、图5所示，步骤S101形成沿第一方向排列的多个第一凸起结构，包括：
S1011、提供第一基板1，并在第一基板1上制作沿第一方向X排列的多个第三凸起结构13，获得第三模板14；
S1012、利用第三模板14采用压印工艺使得第三胶材15形成与第三凸起结构13一一对应的第一凸起结构2，并将第一凸起结构2转印到第二基板12上；
步骤S102形成至少覆盖多个第一凸起结构的第一胶材并利用包括第一凸起结构以及第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构，包括：
S1021、在第一凸起结构2背离第二基板12一侧涂覆第一胶材3，并对第一胶材3进行固化工艺，形成包括第一胶材3以及第一凸起结构2的凸起结构作为第二凸起结构7，获得光栅结构。
在一些实施例中，第三胶材的折射率等于第二基板的折射率。
在一些实施例中，第二基板为玻璃基板。相应的第三胶材的折射率等于玻璃基板的折射率。
在一些实施例中，第一胶材与第三胶材的材料相同。或者，第一胶材与 第三胶材的材料不相同，但第一胶材与第三胶材的折射率相同。或者，第一胶材与第三胶材的材料不相同，第一胶材的折射率大于第三胶材的折射率。
在一些实施例中，如图4、图5所示，步骤S1012利用第三模板采用压印工艺使得第三胶材形成与第三凸起结构一一对应的第一凸起结构，并将第一凸起结构转印到第二基板上，包括：
S1012-1、在第三凸起结构13一侧涂覆模板胶材8，并利用第三模板14作为压印模板，采用压印工艺使得模板胶材8形成第四模板16；其中，第四模板16包括与第三凸起结构13互补对应的第二凹槽17；
S1012-2、在第四模板16具有第二凹槽17的一侧涂覆第三胶材15，并利用第四模板16作为压印模板，采用压印工艺使得第三胶材15形成与第二凹槽17互补对应的第一凸起结构2，并将第一凸起结构2转印到第二基板12上。
在一些实施例中，如图4所示，步骤S1012在第一基板上制作沿第一方向排列的多个第三凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板1上制作多个截面大致为三角形的第三凸起结构13；其中，第三凸起结构13的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于第一基板的方向Y上，多个矩形的厚度h不完全相等，多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形25以及在第一矩形25一侧与第一矩形25不相邻的厚度最薄的第二矩形26，第一矩形25、第一矩形25和第二矩形26之间的矩形以及第二矩形26的厚度依次减小。
需要说明的是，图4中仅示意出第一矩形25的厚度。
如图4所示，第三凸起结构的截面形状大致为三角形。即第三凸起结构的轮廓具有斜面，由于工艺等因素，第三凸起结构对应的斜面容易出现台阶这种不平整的现象，因此第三凸起结构的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状。即如图4所示，第三凸起结构13的斜边并不是直线形而是锯齿形，且三角形与第一方向的夹角大于0且小于90度的斜边为锯齿边，即第三凸起结构13的倾斜表面为台阶面的非平整表面。
相应的，与第三凸起结构13互补的第二凹槽17沿第一方向X截面大致 为三角形，且三角形的斜边并不是直线形而是锯齿形，与第二凹槽17互补的第一凸起结构2沿第一方向X截面的形状大致为三角形，且三角形的斜边并不是直线形而是锯齿形，即第一凸起结构的倾斜表面为台阶面的非平整表面。如图4所示，第一凸起结构2的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于第二基板的方向Y上，多个矩形的厚度不完全相等，多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形25以及在第一矩形25一侧与第一矩形25不相邻的厚度最薄的第二矩形26，第一矩形25、第一矩形25和第二矩形26之间的矩形以及第二矩形26的厚度依次减小。当第一胶材覆盖第一凸起结构的倾斜表面，由于第一胶材的流动性，使得第一胶材可以填平台阶面，从而在第一胶材背离第一凸起结构一侧形成平整表面的斜面。
或者，在一些实施例中，如图5所示，步骤S1012在第一基板上制作沿第一方向排列的多个第三凸起结构，包括：
采用电子束直写工艺在第一基板1上制作包括多个条状结构11的第一四起结构13；其中，多个条状结构11沿第一方向X间隔排列，每一条状结构11的截面形状为矩形，在垂直于第一基板的方向Y上，多个条状结构11的厚度不完全相等，多个条状结构11包括：厚度最厚的第一条状结构27以及在第一条状结构27一侧与第一条状结构27不相邻的厚度最薄的第二条状结构28，第一条状结构27、第一条状结构27和第二条状结构28之间的条状结构11以及第二条状结构28的厚度依次减小。
需要说明的是，图5中仅示意出第一条状结构27的厚度。
在一些实施例中，多个条状结构在第一方向上的宽度均相同。
需要说明的是，第三凸起结构包括多个条状结构，第三凸起结构包括多个条状结构相当于第一凸起结构包括光栅，条状结构的厚度不完全相同，即第三凸起结构包括的光栅作为框架，且框架的轮廓大致为三角形。相应的，如图5所示，与第三凸起结构13互补的第二凹槽17包括多个条状子凹槽18，与第二凹槽17互补的第一凸起结构2也包括多个条状结构11，多个条状结构11沿第一方向X间隔排列，每一条状结构11的截面形状为矩形，在垂直于第 二基板的方向Y上，多个条状结构11的厚度不完全相等，多个条状结构11包括：厚度最厚的第一条状结构27以及在第一条状结构27一侧与第一条状结构27不相邻的厚度最薄的第二条状结构28，第一条状结构27、第一条状结构27和第二条状结构28之间的条状结构11以及第二条状结构28。当第一胶材覆盖第一凸起结构的多个条状结构，由于第一胶材的流动性且相邻条状结构之间距离较近，第一胶材可以填充条状结构的间隙，以使多个条状结构通过第一胶材相连，并且在条状结构具有厚度变化的一侧形成平整表面的斜面。
在一些实施例中，在第一方向上相邻两个条状结构之间的距离与条状结构的宽度之和大于等于30纳米(nm)且小于等于200nm。即第一凸起结构包括的光栅的周期大于等于30nm且小于等于200nm。
在一些实施例中，相邻两个条状结构在垂直于第一方向上的厚度之差大于等于30nm且小于等于600nm。
需要说明的是，图2～图5以第二凸起结构的截面形状为直角三角形且直角边与第一方向垂直为例进行举例说明，即第二凸起结构具有一个倾斜表面。当然在具体实施时，第二凸起结构可以具有两个倾斜表面，第二凸起结构的截面形状可以为直角三角形也可以为非直角三角形，当第二凸起结构的截面形状为直角三角形时，直角三角形的直角边均与第一方向具有夹角。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种光栅结构，光栅结构采用本公开实施例提供的光栅结构的制备方法制得；
如图6、图7所示，光栅结构包括：沿第一方向X排列的多个第二凸起结构7；第二凸起结构7沿第一方向X截面的形状为三角形，第二凸起结构7具有至少一个倾斜平整表面。
在一些实施例中，如图6、图7、图8所示，光栅结构还包括：第二基板12。
在一些实施例中，如图6所示，第二凸起结构7包括：位于第二基板12一侧的第二胶材6。
在一些实施例中，如图7、图8所示，第二凸起结构7包括：位于第二基板12一侧的第一凸起结构2以及在第一凸起结构2背离第二基板12一侧覆盖第一凸起结构2的第一胶材3。
在具体实施时，第一凸起结构包括第三胶材，即第二凸起结构包括第三胶材以及第一胶材。
在一些实施例中，如图7所示，第一凸起结构2沿第一方向X的截面形状大致为三角形。图7中，第一凸起结构2沿第一方向X的截面的斜边为锯齿形。
或者，在一些实施例中，如图8所示，第一凸起结构2包括沿第一方向X间隔排列的多个条状结构11；每一条状结构11在不同区域的厚度均相同，在垂直于第二基板的方向Y上，多个条状结构11的厚度不完全相等，多个条状结构11包括：厚度最厚的第一条状结构27以及在第一条状结构27一侧与第一条状结构27不相邻的厚度最薄的第二条状结构28，第一条状结构27、第一条状结构27和第二条状结构28之间的条状结构11以及第二条状结构28的厚度依次减小。
在一些实施例中，在第一方向上相邻两个条状结构之间的距离与条状结构的宽度之和大于等于30nm且小于等于200nm。
在一些实施例中，光栅结构的周期大于等于300nm且小于等于600nm。
在一些实施例中，第二凸起结构的最大厚度大于等于300nm且小于等于600nm。
接下来，对本公开实施例提供的光栅结构的模拟结果进行介绍。其中，光栅结构01的第二凸起结构包括第一胶材以及第三胶材，光栅结构01例如与如图7所示的光栅结构类似，即第三胶材15形成第一凸起结构2，第一胶材覆盖第一凸起结构2；光栅结构02的第二凸起结构包括第二胶材，光栅结构02例如与如图6所示的光栅结构类似，即第二凸起结构7包括第二胶材6。光栅结构01、光栅结构02的相关参数如下：第一胶材的折射率为1.9，第二胶材以及第三胶材的折射率为1.7；光栅结构01、光栅结构02的周期均为 415nm，光栅结构01、光栅结构02的最大厚度为400nm，光栅结构01、光栅结构02的占空比均为0.8，光栅结构01、光栅结构02的第二凸起结构在第一方向上的最大宽度均为80nm。光栅结构01的第一凸起结构的截面由三个紧密排列的矩形组成，三个矩形的厚度分别为280nm、160nm、80nm。对光栅结构01和光栅结构02进行衍射效率的模拟，光栅结构01和光栅结构02的T1级衍射效率如图9所示。从图9中可以看出，当第二凸起结构包括折射率不同的两种胶材时，通过两种胶材折射率的不同优化了闪耀光栅的T1级衍射光，提高了衍射效率。当光栅结构应用于AR显示产品时，可以增加AR显示产品的光波导光栅的效率，并最终提高AR显示产品整体的光效。
本公开实施例提供的一种显示装置，如图10、图11所示，显示装置包括：
显示面板19；
光传输层20，位于显示面板19的出光侧；
本公开实施例提供的光栅结构21，位于光传输层20面向显示面板19一侧。
在一些实施例中，如图10、图11所示，显示装置包括耦入光栅22以及耦出光栅23；耦入光栅22以及耦出光栅23均位于光传输层20面向显示面板19一侧。
在一些实施例中，如图10、图11所示，耦入光栅22为本公开实施例提供的光栅结构21。
需要说明的是，如图10所示，耦出光栅23为条形光栅。当仅耦入光栅22为本公开实施例提供的光栅结构21时，用户使用显示装置时，人眼与显示面板位于同侧，即位于耦入光栅22以及耦出光栅23背离光传输层20一侧。
在一些实施例中，如图11所示，耦出光栅23为本公开实施例提供的光栅结构21；
显示装置还包括：位于光栅结构21背离光传输层20一侧的反射层24。
需要说明的是，如图11所示，当耦出光栅23为本公开实施例提供的光栅结构21时，当用户使用显示装置时，人眼位于光传输层20背离耦出光栅 23一侧。
需要说明的是，图11中，耦入光栅22也为本公开实施例提供的光栅结构21。
在一些实施例中，反射层的材料例如为铝、二氧化钛等。
接下来以至少为本公开实施例提供的光栅结构为例，如图12a～12c所示，对耦入光栅、耦出光栅的排列布方式进行举说明。其中，图12a、图12b中的，耦出光栅23为一维光栅，例如，耦出光栅23为条形光栅，包括多个截面为矩形的条形结构29；图12a中，耦入光栅22包括的多个第二凸起结构7的排列方向与耦出光栅23包括的多个条形结构29的排列方向相同，耦入光栅22包括的多个第二凸起结构7以及耦出光栅23包括的多个条形结构29均沿第一方向X排列；图12b中，耦入光栅22包括的多个第二凸起结构7的排列方向与耦出光栅23包括的多个条形结构29的排列方向交叉，耦入光栅22包括的多个第二凸起结构7沿第一方向X排列，耦出光栅23包括的多个条形结构29沿第二方向Y’排列，图12b中，第一方向X与第二方向Y’垂直；当然，耦出光栅也可以为本公开实施例提供的光栅结构，多个第二凸起结构的排列方式与多个条形结构的排列方式相同，在此不再赘述。图12c中耦出光栅23为二维光栅，包括沿第一方向X、第二方向Y’阵列排布的多个光栅子结构30，耦入光栅22包括的多个第二凸起结构7沿第一方向X排列。
本公开实施例提供的显示装置为：电视机、显示器等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本公开的限制。该显示装置的实施可以参见上述光栅结构的实施例，重复之处不再赘述。
综上所述，本公开实施例提供的光栅结构及其制备方法、显示装置，通过第一胶材覆盖第一凸起结构，即便第一凸起结构的斜面为不平整表面，由于第一胶材具有流动性，第一胶材覆盖第一结构后，第一胶材的流动性使得第一胶材背离第一凸起结构的表面为平整表面，从而可以使得第一胶材以及第一凸起结构组成的凸起结构的表面为平整表面。当利用第一凸起结构和第 一胶材组成的凸起结构形成第二凸起结构时，使得第二凸起结构的倾斜表面为平整表面，从而可以避免影响光栅结构波导效率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
- 一种光栅结构的制备方法，其中，所述方法包括：形成多个沿第一方向排列的第一凸起结构；形成至少覆盖所述多个第一凸起结构的第一胶材，并利用包括所述第一凸起结构和所述第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构；其中，所述第一胶材背离所述第一凸起结构的表面为平整表面；包括所述第一凸起结构和所述第一胶材的所述凸起结构与所述第二凸起结构一一对应，所述第二凸起结构沿所述第一方向截面的形状为三角形，所述第二凸起结构具有至少一个倾斜平整表面。
- 根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成多个沿第一方向排列的第一凸起结构，包括：提供第一基板，并在所述第一基板上制作多个沿所述第一方向排列的所述第一凸起结构；所述形成至少覆盖所述多个第一凸起结构的第一胶材并利用包括所述第一凸起结构和所述第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构，包括：形成覆盖所述第一凸起结构的第一胶材，并对所述第一胶材进行固化工艺，形成包括所述第一凸起结构和所述第一胶材的多个所述凸起结构，获得第一模板；其中，所述凸起结构沿所述第一方向截面的形状为三角形，所述凸起结构具有至少一个倾斜平整表面；提供第二胶材，并利用所述第一模板作为压印模板，采用压印工艺使得第二胶材形成与所述凸起结构一一对应的第二凸起结构，并将所述第二凸起结构转印到第二基板上，获得所述光栅结构。
- 根据权利要求2所述的方法，其中，所述利用所述第一模板作为压印模板采用压印工艺使得第二胶材形成与所述凸起结构一一对应的第二凸起结构，包括：在所述第一胶材背离所述第一凸起结构一侧涂覆模板胶材，利用所述第一模板作为压印模板，采用压印工艺使得所述模板胶材形成第二模板；其中，所述第二模板包括与所述凸起结构互补对应的第一凹槽，所述第一凹槽沿所述第一方向截面的形状为三角形，所述第一凹槽具有至少一个倾斜平整表面；在所述第二模板具有所述第一凹槽的一侧涂覆所述第二胶材，并利用第二模板作为压印模板，采用压印工艺使得第二胶材形成与所述第一凹槽互补对应的所述第二凸起结构。
- 根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述在第一基板上制作多个沿所述第一方向排列的所述第一凸起结构，包括：采用电子束直写工艺在所述第一基板上制作多个第一凸起结构；其中，所述第一凸起结构的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于所述第一基板的方向上，所述多个矩形的厚度不完全相等，所述多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形以及在所述第一矩形一侧与所述第一矩形不相邻的厚度最薄的第二矩形，所述第一矩形、所述第一矩形和所述第二矩形之间的矩形以及所述第二矩形的厚度依次减小。
- 根据权利要求2所述的方法，其中，所述在第一基板上制作多个沿所述第一方向排列的所述第一凸起结构，包括：采用电子束直写工艺在所述第一基板上制作包括多个条状结构的所述第一凸起结构；其中，所述多个条状结构沿所述第一方向间隔排列，所述条状结构的截面形状为矩形，在垂直于所述第一基板的方向上，所述多个条状结构的厚度不完全相等，所述多个条状结构包括：厚度最厚的第一条状结构以及在所述第一条状结构一侧与所述第一条状结构不相邻的厚度最薄的第二条状结构，所述第一条状结构、所述第一条状结构和所述第二条状结构之间的矩形以及所述第二条状结构的厚度依次减小。
- 根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成沿第一方向排列的多个第一凸起结构，包括：提供第一基板，并在第一基板上制作沿所述第一方向排列的多个第三凸 起结构，获得第三模板；利用所述第三模板采用压印工艺使得第三胶材形成与所述第三凸起结构一一对应的第一凸起结构，并将所述第一凸起结构转印到第二基板上；所述形成至少覆盖所述多个第一凸起结构的第一胶材并利用包括所述第一凸起结构以及所述第一胶材的凸起结构形成包括多个第二凸起结构的光栅结构，包括：在所述第一凸起结构背离所述第二基板一侧涂覆所述第一胶材，并对所述第一胶材进行固化工艺，形成包括所述第一胶材以及所述第一凸起结构的凸起结构作为第二凸起结构，获得所述光栅结构。
- 根据权利要求6所述的方法，其中，利用所述第三模板采用压印工艺使得第三胶材形成与所述第三凸起结构一一对应的第一凸起结构，并将所述第一凸起结构转印到第二基板上，包括：在所述第三凸起结构一侧涂覆模板胶材，并利用所述第三模板作为压印模板，采用压印工艺使得所述模板胶材形成第四模板；其中，所述第四模板包括与所述第三凸起结构互补对应的第二凹槽；在所述第四模板具有所述第二凹槽的一侧涂覆所述第三胶材，并利用所述第四模板作为压印模板，采用压印工艺使得所述第三胶材形成与所述第二凹槽互补对应的所述第一凸起结构，并将所述第一凸起结构转印到所述第二基板上。
- 根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述在第一基板上制作沿所述第一方向排列的多个第三凸起结构，包括：采用电子束直写工艺在所述第一基板上制作多个第三凸起结构；其中，所述第三凸起结构的截面形状为多个矩形依次紧密排列组成的形状；在垂直于所述第一基板的方向上，所述多个矩形的厚度不完全相等，所述多个矩形包括：厚度最厚的第一矩形以及在所述第一矩形一侧与所述第一矩形不相邻的厚度最薄的第二矩形，所述第一矩形、所述第一矩形和所述第二矩形之间的矩形以及所述第二矩形的厚度依次减小。
- 根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述在第一基板上制作沿所述第一方向排列的多个第三凸起结构，包括：采用电子束直写工艺在所述第一基板上制作包括多个条状结构的所述第三凸起结构；其中，所述多个条状结构沿所述第一方向间隔排列，所述条状结构在所述第一方向上的截面的形状为矩形，在垂直于所述第一基板的方向上，所述多个条状结构的厚度不完全相等，所述多个条状结构包括：厚度最厚的第一条状结构以及在所述第一条状结构一侧与所述第一条状结构不相邻的厚度最薄的第二条状结构，所述第一条状结构、所述第一条状结构和所述第二条状结构之间的条状结构以及所述第二条状结构的厚度依次减小。
- 根据权利要求5或9所述的方法，其中，在所述第一方向上相邻两个所述条状结构之间的距离与在所述第一方向上所述条状结构的宽度之和大于等于30纳米且小于等于200纳米。
- 根据权利要求1～10任一项所述的光栅结构，其中，所述光栅结构的周期大于等于300纳米且小于等于600纳米。
- 根据权利要求1～11任一项所述的光栅结构，其中，所述第二凸起结构的最大厚度大于等于300纳米且小于等于600纳米。
- 一种光栅结构，其中，所述光栅结构采用根据权利要求1～12任一项所述的方法制得；所述光栅结构包括：沿第一方向排列的多个第二凸起结构；所述第二凸起结构沿所述第一方向截面的形状为三角形，所述第二凸起结构具有至少一个倾斜平整表面。
- 一种显示装置，其中，所述显示装置包括：显示面板；光传输层，位于所述显示面板的出光侧根据权利要求13所述的光栅结构，位于所述光传输层面向所述显示面板一侧。
- 根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述光栅结构为所述显示 装置的耦入光栅；和/或，所述光栅结构为所述显示装置的耦出光栅；所述显示装置还包括：位于所述光栅结构背离所述光传输层一侧的反射层。
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