一种纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅与流程

本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅。

背景技术

纳米金属光栅能够透过电场方向垂直于光栅方向的入射光，而将电场方向平行于光栅方向的光反射，基于这样的工作原理，可以通过增加防反射膜等的方式将反射出的光重新利用，所以纳米金属光栅作为显示器偏光片透过入射光的能力远远大于传统偏光片，透过率可达90％以上，且对比度也有10000:1之高，可以极大幅度的提高lcd的透过率和对比度，满足市场上高穿透、高对比的需求。

目前制作纳米金属光栅的过程中，需要对金属膜进行刻蚀以形成光栅图案，而金属膜层较薄，会出现对金属膜层进行刻蚀时对金属膜层下的平坦层进行部分刻蚀，使平坦层受到不同程度的破坏，阻隔水氧的能力下降，同时可能引起因光学衍射导致的显示不均。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅，能够避免出现平坦层被刻蚀而出现平坦层阻隔水氧的能力下降以及因光学衍射导致显示不均的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种纳米金属光栅的制作方法，该方法包括：提供一基板，在基板上形成平坦层；在平坦层上形成刻蚀阻挡层；在刻蚀阻挡层上形成金属层；在金属层上形成具有光栅周期图形的压印胶；以压印胶为掩模，对金属层进行刻蚀，以形成光栅层。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种纳米金属光栅，该纳米金属光栅包括从下到上依次形成的基板、平坦层、刻蚀阻挡层和光栅层，其中，该光栅层具有周期性的图案。

本发明的有益效果是：本发明的纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅通过在平坦层和光栅层之间设置刻蚀阻挡层，从而能够避免出现平坦层被刻蚀而出现平坦层阻隔水氧的能力下降以及因光学衍射导致显示不均的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的纳米金属光栅的制作方法的流程示意图；

图2a-2b是图1所示制作方法在制作过程中的纳米金属光栅的结构示意图；

图3是图1所示制作方法制得的纳米金属光栅的结构示意图；

图4是图3所示纳米金属光栅的光学效果图。

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件，所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例的纳米金属光栅的制作方法的流程示意图。图2a-2b是图1所示制作方法在制作过程中的纳米金属光栅的结构示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤s101：提供一基板，在基板上形成色彩转换层。

在步骤s101中，基板的材料包括但不限于玻璃、石英、pet、硅、蓝宝石或氧化铟锡中的一种，其只要对光具有高透过率即可。

另外，色彩转换层根据材料的不同可以采用不同的制程形成，其具体包括如下三类：

1、当色彩转换层的材料为普通色阻时，色彩转换层用于将背光颜色转变为红绿蓝三原色，此时在基板上形成色彩转换层的步骤具体为：在基板上利用黄光制程形成色彩转换层；

2、当色彩转换层的材料为光致发光材料例如量子点时，色彩转换层用于利用背光激发光致发光材料例如量子点发光，此时在基板上形成色彩转换层的步骤具体为：在基板上利用黄光制程或打印制程形成色彩转换层；

3、当色彩转换层的材料为电致发光材料例如oled或micro-led时，色彩转换层用于利用电激发电致发光材料发光，此时在基板上形成色彩转换层的步骤具体为：在基板上利用蒸镀制程或外延生长形成色彩转换层。

步骤s102：在色彩转换层上形成平坦层。

在步骤s102中，在色彩转换层上形成平坦层的步骤包括：在色彩转换层上采用旋转式涂布(spincoating)或者狭缝式涂布(slitcoating)形成平坦层。平坦层的材料为有机绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅等。

其中，平坦层的作用是将色彩转换层平坦化从而使得色彩转换层的整个膜面平整。本领域的技术人员可以理解，若色彩转换层不平整将会导致纳米金属光栅的出光不均匀，进而影响lcd的显示品质。

步骤s103：在平坦层上形成刻蚀阻挡层。

在步骤s103中，在平坦层上形成刻蚀阻挡层的步骤包括：在平坦层上上采用化学气相沉积法(cvd)沉积平坦层。其中，刻蚀阻挡层的厚度优选为10～100纳米。

刻蚀阻挡层的材料为氧化铝、氧化硅和氮化硅中的至少一种。在本实施例中，刻蚀阻挡层的材料优选为氧化铝(al2o3)。

步骤s104：在刻蚀阻挡层上形成金属层。

在步骤s104中，在刻蚀阻挡层上形成金属层的步骤包括：在刻蚀阻挡层上采用磁控溅射法或电子束蒸发镀膜法形成金属层。其中，金属层的厚度优选为150～250纳米。

在本实施例中，金属层的材料优选为铝(al)。

步骤s105：在金属层上形成具有光栅周期图形的压印胶。

在步骤s105中，在金属层上形成具有光栅周期图形的压印胶的步骤包括：在金属层上形成压印胶层；采用具有光栅周期图形的压印模板压印压印胶层；固化压印胶层，固化后移除压印模块形成具有光栅周期图形的压印胶。

压印胶层的材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯、二甲基硅氧烷和su8胶中的至少一种。在金属层上形成压印胶层的具体步骤可以为：在金属层表面旋涂压印胶层，选择与压印胶层的材料对应的甩胶转速、甩胶时间、预定烘烤温度和预定烘烤时间，得到具有预定厚度的压印胶层。

光栅周期图形为周期性的光栅凹槽，光栅凹槽的形状可以为矩形、圆形等等。采用具有光栅周期图形的压印模板压印压印胶层的步骤可以为：在压印模板的表面施加一定压力并保持一定时间，使其压印压印胶层，此时，压印模板表面的光栅周期图形被复制到压印胶层，压印胶层的凸部和凹槽分别与压印模板的凹槽和凸部相对应。

固化压印胶层的方法可以为加热或紫外光照射。

请一并参考图2a，图2a为形成有光栅周期图形的压印胶的基板的剖面结构示意图。如图2a所示，基板10上依次设置有色彩转换层11、平坦层12、刻蚀阻挡层13、金属层14和压印胶15，其中，压印胶15具有光栅周期图形。

步骤s106：以压印胶为掩模，对金属层进行刻蚀，以形成光栅层。

在步骤s106中，对金属层进行刻蚀的步骤包括：采用等离子气体对未被压印胶覆盖的金属层进行干刻蚀。

在本实施例中，等离子气体优选为三氯化硼(bcl3)和氯气(cl2)中的至少一种。

在本实施例中，当金属层的材料为al时，al使用bcl3和/或cl2进行干刻蚀，主要是利用氯(cl)自由基与al之间的化学反应生成alcl3并被带离。而当刻蚀阻挡层的材料为al2o3时，通常干刻蚀al2o3一般会使用bcl3+cl2+ar或氩(ar)进行plasma物理轰击，与al条件差别较大，因此al2o3可防止过刻。也就是说，al2o3比较坚硬，只能用plasma物理轰击刻蚀，其主要起作用的是ar，因此，当等离子气体优选为bcl3和cl2中的至少一种时，只会对al进行刻蚀，而不会对al2o3进行刻蚀。

同样地，当刻蚀阻挡层的材料为氧化硅和/或氮化硅时，由于氧化硅、氮化硅质地比较坚硬，且不会与cl自由基起化学反应，因此，其也可以达到al2o3同样的技术效果。

请一并参考图2b，图2b为对未被压印胶覆盖的金属层进行刻蚀后的基板的剖面结构示意图。如图2b所示，采用等离子气体对未被压印胶15覆盖的金属层14进行干刻蚀，以形成光栅层16。其中，光栅层16具有周期性的图案。

最后，去除具有光栅图案的压印胶15即可得到纳米金属光栅。其中，去除具有光栅图案的压印胶15的方法可以采用清洗液清洗。

图3是图1所示制作方法制得的纳米金属光栅的结构示意图。如图3所示，纳米金属光栅100包括从下到上依次形成的基板10、色彩转换层11、平坦层12、刻蚀阻挡层13和光栅层16。

基板10的材料包括但不限于玻璃、石英、pet、硅、蓝宝石或氧化铟锡中的一种，其只要对光具有高透过率即可。

色彩转换层11覆盖基板10，色彩转换层的材料可以为普通色阻、可以为光致发光材料、还可以为电致发光材料等等。

平坦层12覆盖色彩转换层11，平坦层12的材料为有机绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅等。平坦层12的作用是将色彩转换层平坦化从而使得色彩转换层的整个膜面平整。

刻蚀阻挡层13覆盖平坦层12，用于刻蚀金属层形成光栅层16的过程中，防止出现金属层过刻蚀而导致平坦层12被刻蚀的问题。刻蚀阻挡层13的材料优选为不会与cl自由基起化学反应的氧化铝、氧化硅和氮化硅中的至少一种。刻蚀阻挡层13的厚度优选为10～100纳米。

光栅层16设置在刻蚀阻挡层13上，光栅层16具有周期性的图案。在本实施例中，光栅层16具有周期性的凹槽161。

在本实施例中，光栅层16的材料优选为铝，光栅层16采用等离子气体对铝金属层进行干刻蚀而得到。其中，等离子气体为bcl3和cl2中的至少一种。其中，al金属层使用bcl3和/或cl2进行干刻蚀，主要是利用cl自由基与al之间的化学反应生成alcl3并被带离，因此，其不会对材料为氧化铝、氧化硅和氮化硅中至少一种的刻蚀阻挡层13进行刻蚀，从而保护平坦层12不会被破坏。

在本实施例中，刻蚀阻挡层13的引入，不仅可以防止平坦层12被刻蚀从而出现阻隔水氧的能力下降、以及因光学衍射导致的显示不均的问题，还可以对色彩转换层11起到部分阻隔水氧的作用。

请一并参考图4，图4是图3所示纳米金属光栅的光学效果图。如图4所示，当光栅层(al)16的pitch＝100nm，height＝200nm，aspectratio＝1：1，平坦层12的折射率＝1.5，刻蚀阻挡层(al2o3)13的厚度＝100nm时，对纳米金属光栅100进行光学测试，发现tm穿透率大于80％，消光比大于10000：1，表现出良好的光学效果。

换个角度来说，刻蚀阻挡层13的引入并不会影响纳米金属光栅100的光学效果。

本发明的有益效果是：本发明的纳米金属光栅的制作方法及纳米金属光栅通过在平坦层和光栅层之间设置刻蚀阻挡层，从而能够避免出现平坦层被刻蚀而出现平坦层阻隔水氧的能力下降以及因光学衍射导致显示不均的问题。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。