CN117631118A - 一种利用偏振涂层制备偏振片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及偏振片制备技术领域，尤其涉及一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，包括如下步骤：S1、在透明基板上采用PVD物理沉积的方式沉积金属膜层；S2、在金属膜层上涂布光刻胶；S3、使用纳米级阵列掩膜版对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理；S4、刻蚀处理；S5、去处阵列结构上多余的光刻胶；S6、对阵列结构进行平坦化处理；S7、在偏振面沉积保护层。本发明通过改变生产方式，生产制备效率极大提高；且微观组织结构的调控性增强，偏振片的性能调控如消光比、工作波长等可控性增强。缺少拉伸制备流程、氢气还原反应流程，不考虑拉伸和还原，增加了可引入金属颗粒的选择范围，同时，整个制备流程的安全性得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及偏振片制备技术领域，尤其涉及一种利用偏振涂层制备偏振片的方法。
背景技术
现有偏光玻璃的制备方法为拉伸还原法制备偏振片，其工艺流程主要有玻璃的熔制、玻璃的热处理、玻璃的拉伸、玻璃的冷加工和玻璃的还原工序构成。偏光玻璃产生偏光效应的理论依据主要是金属纳米粒子的表面等离子体共振效应(SPR)，偏光效果和纳米颗粒的形状、大小息息相关。当金属粒子呈长棒状时(具有一定的长径比)，平行于金属微粒长轴方向的光被金属粒子的电子等离子体震荡吸收，而垂直长轴方向的光可以相对顺利的通过，形成了偏振现象。规则排列纳米颗粒阵列金属颗粒的调控性对偏振玻璃的偏振性能具有决定性作用。
现有的偏振玻璃制备方法，其制备流程多，制备过程复杂。以常见的拉伸还原法制备偏振玻璃为例，其制备过程包括玻璃的熔制(银/铜等金属微粒的引入)，玻璃的热处理，玻璃的拉伸，玻璃的冷加工和玻璃的还原等。为此，我们提出一种利用偏振涂层制备偏振片的方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，采用半导体常用的曝光刻蚀制备工艺制备出可调控的纳米金属颗粒阵列的膜层结构，在玻璃基板上制备该涂层结构，即可得到偏振片。
本发明提供如下技术方案：一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，包括如下步骤：
S1、在透明基板上采用PVD物理沉积的方式沉积金属膜层；
S2、在金属膜层上涂布光刻胶；
S3、使用纳米级阵列掩膜版对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理，通过调节光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距进行纳米银团簇颗粒的大小、数量和间距的调整；
S4、刻蚀处理，通过化学或物理刻蚀方式在透明基板制备出阵列结构；
S5、去处阵列结构上多余的光刻胶；
S6、对阵列结构进行平坦化处理；
S7、在偏振面沉积保护层。
优选的，所述步骤S1在透明基板沉积金属层前，先沉积一层过渡层。
优选的，在沉积多层金属层时，步骤S6进行平坦化处理后，重复步骤S1-S6，得到多层相同或不同金属层结构，最后沉积保护层。
优选的，所述步骤S7在沉积完保护层后，重复步骤S1-S7，对透明基板反面制备偏振涂层，得到双面偏振结构的偏振片。
优选的，所述步骤S1中的透明基板还可替换为显示面板；在显示面板上采用PVD物理沉积的方式沉积金属膜层，然后进行步骤S2-S7的加工。
本发明提供了一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，采用半导体常用的曝光刻蚀等制备工艺制备出可调控的纳米金属颗粒阵列的膜层结构。通过EDA软件针对Mask掩膜版设计不同光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距数值来调控所制备金属颗粒的长径比以及纳米颗粒的大小、数量和间距，进而达到调控偏振性能的效果。选用玻璃为基板时，在玻璃基板上制备该涂层结构，即可得到偏振片。
附图说明
图1为本发明Mask掩膜版示意图；
图2为本发明实施例一流程图；
图3为本发明实施例二流程图；
图4为本发明实施例三流程图；
图5为本发明实施例四流程图。
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，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，本发明提供一种技术方案：一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，包括如下步骤：
第一步，首先在基板上采用如磁控溅射、电子束蒸镀、离子束溅射等PVD方法沉积Ag金属膜层；基板包括其它可用的高透材料，比如具有一定透过率的A-Si及多晶硅材料，故该偏振涂层也可应用于显示面板等领域，即，将偏振功能直接集成在显示面板上。采用PVD沉积金属膜层不局限于沉积银金属层，还可以沉积其它金属膜层，如金、铝、铜、镍、锌、铁等金属膜层，再通过上述方法制备出相应的阵列组织结构即可，但沉积层的选择要结合刻蚀工艺的难易程度。
第二步，在金属膜层上涂布光刻胶；
第三步，使用设计好的纳米级阵列掩膜版MASK如图1所示，对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理。其中，通过调节光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距可进行纳米银团簇颗粒的大小、数量和间距的调整；
第四步，刻蚀处理，通过化学或物理刻蚀方式在透明基板制备出阵列结构；
第五步，去处阵列结构上多余的光刻胶；
第六步，对阵列结构进行平坦化处理，可通过沉积高透过率膜层实现，如氧化硅、氮化硅等；
第七步，在偏振面沉积保护层，如氧化硅等。
如图3所示，在沉积金属层前，先沉积一层过渡层，其主要工艺流程如下：
第一步，首先在玻璃基板上沉积过渡层，如氧化硅、氮化硅等膜层；
第二步，采用如磁控溅射、离子束溅射等PVD方法沉积金属膜层；
第三步，在金属膜层上涂布光刻胶；
第四步，使用设计好的纳米级阵列掩膜版MASK如图1所示，对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理。其中，通过调节光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距可进行纳米颗粒大小、数量和间距的调整；
第五步，刻蚀处理，通过化学或物理刻蚀方式在透明基板制备出阵列结构；
第六步，去处阵列结构上多余的光刻胶；
第七步，对阵列结构进行平坦化处理，可通过沉积高透过率膜层实现；
第八步，在偏振面沉积保护层。
如图4所示，在基板双在偏振面沉积保护层。面制备偏振涂层时，其主要工艺流程如下：
第一步首先在玻璃基板上采用如磁控溅射、离子束溅射等PVD方法沉积金属层-以沉积银金属层为例；
第二步，在金属膜层上涂布光刻胶；
第三步，使用设计好的纳米级阵列掩膜版MASK如图1所示，对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理。其中，通过调节光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距可进行纳米颗粒大小、数量和间距的调整；
第四步，刻蚀处理，通过化学或物理刻蚀方式在透明基板制备出阵列结构；
第五步去处阵列结构上多余的光刻胶；
第六步，对阵列结构进行平坦化处理，可通过沉积高透过率膜层实现；
第七步，在偏振面沉积保护层，如氧化硅等；
第八步，重复步骤第一步至第七步，进行反面制备偏振涂层。
如图5所示，使用多层光罩MASK，对单面或双面偏振涂层进行多膜层组合复合处理。复合方式主要分两种，一种是同一沉积金属层，另一种是沉积不同金属层组合搭配。以单面偏振涂层含2层不同金属层结构搭配为例(以单面偏振涂层含2层相同金属层结构搭配原理相同)，其主要工艺流程如下：
第一步，首先在玻璃基板上采用如磁控溅射、离子束溅射等PVD方法沉积金属层；
第二步，在金属膜层上涂布光刻胶；
第三步，使用设计好的纳米级阵列掩膜版MASK如图1所示，对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理。其中，通过调节光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距可进行纳米颗粒大小、数量和间距的调整；
第四步，刻蚀处理，产生通过化学或物理的方式制备出阵列结构；
第五步去处阵列结构上多余的光刻胶；
第六步，对阵列结构进行平坦化处理，可通过沉积高透过率层；
第七步，重复步骤第一步至第六步，其中第三步曝光和显影处理可使用原MASK板，也可以使用新设计MASK板做光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距的调整，沉积多层金属结构只需要多次重复第一步至第六步即可；
第八步，在偏振面沉积保护层。
本发明中，通过改变生产方式，生产制备效率极大提高；且微观组织结构的调控性增强，偏振片的性能调控如消光比、工作波长等可控性增强。不再局限于铜/银/金等金属微粒的表面等离子体共振，其它金属微粒(Fe、Al、Ni等)都可以使用。缺少氢气还原反应流程，相比拉伸还原制备法，整个制备流程的安全性得到提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、在透明基板上采用PVD物理沉积的方式沉积金属膜层；
S2、在金属膜层上涂布光刻胶；
S3、使用纳米级阵列掩膜版对涂布光刻胶的金属膜层进行曝光和显影处理，通过调节光罩中所设计的单个矩形图案的尺寸和间距进行纳米银团簇颗粒的大小、数量和间距的调整；
S4、刻蚀处理，通过化学或物理刻蚀方式在透明基板制备出阵列结构；
S5、去处阵列结构上多余的光刻胶；
S6、对阵列结构进行平坦化处理；
S7、在偏振面沉积保护层。
2.根据权利要求1所述的一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，其特征在于：所述步骤S1在透明基板沉积金属层前，先沉积一层过渡层。
3.根据权利要求1所述的一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，其特征在于：在沉积多层金属层时，步骤S6进行平坦化处理后，重复步骤S1-S6，得到多层相同或不同金属层结构，最后沉积保护层。
4.根据权利要求1或3所述的一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，其特征在于：所述步骤S7在沉积完保护层后，重复步骤S1-S7，对透明基板反面制备偏振涂层，得到双面偏振结构的偏振片。
5.根据权利要求1所述的一种利用偏振涂层制备偏振片的方法，其特征在于：所述步骤S1中的透明基板还可替换为显示面板；在显示面板上采用PVD物理沉积的方式沉积金属膜层，然后进行步骤S2-S7的加工。
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