亚波长光栅偏光片及其制作方法
【专利摘要】本发明提供一种亚波长光栅偏光片及其制作方法，该亚波长光栅偏光片包括一层金属线栅和一层半导体线栅，通过增加半导体线栅能够在实现偏光功能的同时过滤紫外波段的光线，将该亚波长光栅偏光片应用于显示设备之中取代普通的偏光片，能够保护用户的视力。
【专利说明】
亚波长光栅偏光片及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种亚波长光栅偏光片及其制作方法。
【背景技术】
[0002]纳米压印(Nano-1mprint Lithography，NIL)技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、微机电系统(Microe IectromechanicalSyStemS，MEMS)、生物芯片、生物医学等领域。NIL技术的基本思想是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。整个过程包括压印和图形转移两个过程。根据压印方法的不同，NIL主要可分为热塑(Hot embossing)、紫外(UV)固化和微接触(Micro contactprinting，uCP)三种光刻技术。
[0003]对于需要使用偏光片的各类器件，例如LCD、0LED等，传统的偏光片是由多层膜组合而成的，其中最核心的部分是偏光层，通常为含有具有偏光作用的碘分子的聚乙烯醇(PVA)层，其次是分别位于偏光层两侧的保护层，通常为透明的三醋酸纤维素(TAC)层，主要是为了维持偏光层中偏光子的被拉伸状态，避免偏光子水分的流失，保护其不受外界影响，该偏光片通过二向碘分子的吸收作用来产生偏振光。
[0004]随着纳米压印技术的发展，人们已经开始制备亚波长光栅结构，来达到对可见光波长范围的光的偏振作用，所谓亚波长光栅是指光栅周期远小于入射光波长的光栅，亚波长光棚■结构对于横向磁场(Transverse Magnetic，TM)和横向电场(Transverse Electric，TE)态光场具有很高的消光比，能够显著地透过垂直于金属线排列方向的TM光而反射平行于金属线排列方向的TE光，使得其可以作为高透过率的偏光片结构使用。
[0005]显示器件中发出的短波蓝光，其具有仅次于紫外线的能量，能够轻易的穿透眼球，直达视网膜，因此对人眼具有一定的损害，出于保护视力的目的，很多时候短波蓝光和紫外光会被希望在显示器件中被过滤掉。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种亚波长光栅偏光片，该亚波长光栅偏光片不仅具有偏光作用，还具有滤光作用。
[0007]本发明的目的还在于提供一种亚波长光栅偏光片的制作方法，该方法制作的亚波长光栅偏光片不仅具有偏光作用，还具有滤光作用。
[0008]为实现上述目的，本发明提供了一种亚波长光栅偏光片，包括:透明的衬底、设于所述衬底上的第一线栅、设于所述第一线栅上的第二线栅；
[0009]所述第一线栅的材料为金属材料与半导体材料中的一种，所述第二线栅的材料为金属材料与半导体材料中不同于第一线栅的材料的另一种。
[0010]所述第一线栅与所述第二线栅的线栅周期相同。[0011 ]所述第一线栅与所述第二线栅的线栅周期不同。
[0012]当所述第一线栅材料为半导体材料时，所述第一线栅的线宽小于或等于200nm;
[0013]当所述第二线栅材料为半导体材料时，所述第二线栅的线宽小于或等于200nm。
[0014]所述半导体材料为多晶硅，所述金属材料为铝、银、或金。
[0015]本发明还提供一种亚波长光栅偏光片的制作方法，包括如下步骤:
[0016]步骤1、提供一透明的衬底、金属材料以及半导体材料；
[0017]步骤2、利用金属材料和半导体材料在所述衬底上通过沉积及图案化工艺，分别形成位于所述衬底上的第一线栅、及位于所述第一线栅上的第二线栅，所述第一线栅和第二线栅的材料不同。
[0018]所述步骤2具体包括:
[0019]步骤21、在所述衬底依次沉积形成第一线栅材料层、以及第二线栅材料层，在所述第二线栅材料层上涂布光阻材料，形成光阻薄膜；
[0020]步骤22、图案化所述光阻薄膜，形成光阻层，所述光阻层的图案与待形成的第一线栅和第二线栅的图案相同；
[0021]步骤23、利用所述光阻层做遮挡同时对所述第一线栅材料层、以及第二线栅材料层进行蚀刻，蚀刻完成后去除光阻层，得到位于所述衬底上的第一线栅、及位于所述第一线栅上的第二线栅；
[0022]所述第一线栅与所述第二线栅的线栅周期相同。
[0023]所述步骤2具体包括:
[0024]步骤21，、在所述衬底沉积形成第一线栅材料层，在所述第一线栅材料层上涂布光阻，形成第一光阻薄膜；
[0025]步骤22’、图案化所述第一光阻薄膜，形成第一光阻层，所述第一光阻层的图案与待形成的第一线栅的图案相同；
[0026]步骤23’、利用所述第一光阻层做遮挡对所述第一线栅材料层进行蚀刻，蚀刻完成后去除第一光阻层，形成位于所述衬底上的第一线栅；
[0027]步骤24’、在所述第一线栅上沉积形成第二线栅材料层，在所述第二线栅材料层上再次涂布光阻，形成第二光阻薄膜；
[0028]步骤25’、图案化所述第二光阻薄膜，形成第二光阻层，所述第二光阻层的图案与待形成的第二线栅的图案相同；
[0029]步骤26’、利用所述第二光阻层做遮挡对所述第二线栅材料层进行蚀刻，蚀刻完成后去除第二光阻层，形成位于所述第一线栅上的第二线栅；
[0030]所述第一线栅与第二线栅的线栅周期相同或不同。
[0031]当所述第一线栅材料为半导体材料时，所述第一线栅的线宽小于或等于200nm;
[0032]当所述第二线栅材料为半导体材料时，所述第二线栅的线宽小于或等于200nm。
[0033]所述半导体材料为多晶硅，所述金属材料为铝、银、或金。
[0034]本发明的有益效果:本发明提供了一种亚波长光栅偏光片，该亚波长光栅偏光片包括一层金属线栅和一层半导体线栅，通过增加半导体线栅能够在实现偏光功能的同时过滤紫外波段的光线，将该亚波长光栅偏光片应用于显示设备之中取代普通的偏光片，能够保护用户的视力。本发明提供了一种亚波长光栅偏光片的制作方法，该方法制作的亚波长光栅偏光片包括一层金属线栅和一层半导体线栅，通过增加半导体线栅能够在实现偏光功能的同时过滤紫外波段的光线，将该亚波长光栅偏光片应用于显示设备之中取代普通的偏光片，能够保护用户的视力，并且该方法制备金属线栅和半导体线栅的线栅周期可以相同也可以不同。
【附图说明】
[0035]为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
[0036]附图中，
[0037]图1为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第一实施例的步骤21的示意图；
[0038]图2为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第一实施例的步骤22的示意图；
[0039]图3为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第一实施例的步骤23的示意图暨本发明的亚波长光栅偏光片的第一实施例的结构不意图；
[0040]图4为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第二实施例的步骤21’的示意图；
[0041]图5为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第二实施例的步骤22’的示意图；
[0042]图6为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第二实施例的步骤23’的示意图；
[0043]图7为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第二实施例的步骤24’的示意图；。
[0044]图8为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第二实施例的步骤25’的示意图；
[0045]图9为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的第二实施例的步骤26’的示意图暨本发明的亚波长光栅偏光片的第二实施例的结构示意图；
[0046]图10为本发明的亚波长光栅偏光片的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0047]为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0048]请参阅图3或图9，本发明首先提供一种亚波长光栅偏光片，包括:透明的衬底1、设于所述衬底I上的第一线栅2、设于所述第一线栅2上的第二线栅3;
[0049]所述第一线栅2的材料为金属材料与半导体材料中的一种，所述第二线栅3的材料为金属材料与半导体材料中不同于第一线栅2的材料的另一种。
[0050]也就是说，该亚波长光栅偏光片包括层叠设置一金属线栅和一半导体线栅，所述金属线栅和半导体线栅的层叠顺序不作限制，既可以金属线栅在上半导体线栅在下，也可以半导体线栅在上金属线栅在下。具体地，所述金属线栅包括多条周期性间隔排列的金属线，所述半导体线栅包括多条周期性间隔排列的半导体线。
[0051]具体地，根据设计需要，所述第一线栅2与所述第二线栅3的线栅周期可以相同也可以不同，如图3所示，在本发明的第一实施例中，所述第一线栅2与所述第二线栅3的线栅周期相同，如图9所示，在本发明的第二实施例中，所述第一线栅2与所述第二线栅3的线栅周期不同。
[0052]特别地，当所述第一线栅材料为半导体材料时，所述第一线栅2的线宽小于或等于200nm，当所述第二线栅材料为半导体材料时，所述第二线栅3的线宽小于或等于200nmo
[0053]具体地，所述第一线栅2和第二线栅3的光栅常数、与光栅高度可以根据需要进行自由设计，只要能够实现偏光和滤光的功能即可。
[0054]优选地，所述半导体材料为多晶硅，所述金属材料为铝、银、或金。
[0055]值得一提的是，由于半导体线栅在低波长段其TM光透过率低于金属光栅，从而可以利用半导体线栅来过滤紫外波段(小于400nm)的光线，以实现护眼的目的。
[0056]请参阅图10，本发明还提供一种亚波长光栅偏光片的制作方法，包括如下步骤:
[0057]步骤1、提供一透明的衬底1、金属材料及半导体材料。
[0058]优选地，所述半导体材料为多晶硅，所述金属材料为铝、银、或金。
[0059]步骤2、利用第一线栅材料和第二线栅材料在所述衬底I上通过沉积及图案化工艺，分别形成位于所述衬底I上的第一线栅2、及位于所述第一线栅2上的第二线栅3，所述第一线栅2与第二线栅3的材料不同。
[0060]需要说明的是，依据上述方法制得的亚波长光栅偏光片包括层叠设置的一金属线栅和一半导体线栅，所述金属线栅和半导体线栅的层叠顺序不作限制，既可以金属线栅在上半导体线栅在下，也可以半导体线栅在上金属线栅在下。具体地，所述金属线栅包括多条周期性间隔排列的金属线，所述半导体线栅包括多条周期性间隔排列的半导体线。
[0061]特别地，当所述第一线栅材料为半导体材料时，所述第一线栅2的线宽小于或等于200nm，当所述第二线栅材料为半导体材料时，所述第二线栅3的线宽小于或等于200nmo
[0062]具体地，所述第一线栅2和第二线栅3的光栅常数、与光栅高度可以根据需要进行自由设计，只要能够实现偏光和滤光的功能即可。
[0063]值得一提的是，由于半导体线栅在低波长段其TM光透过率低于金属光栅，从而可以利用半导体线栅来过滤紫外波段(小于400nm)的光线，以实现护眼的目的。
[0064]具体地，根据设计需要，所述第一线栅2与所述第二线栅3的线栅周期可以相同也可以不同。
[0065]具体地，在本发明的第一实施例中，所述步骤2中制得的第一线栅2和第二线栅3的线栅周期相同，该第一线栅2和第二线栅3的通过同一道图案化制程制得，具体过程为:
[0066]步骤21、请参阅图1，在所述衬底I依次沉积形成第一线栅材料层2’、以及第二线栅材料层3’，在所述第二线栅材料层3’上涂布光阻材料，形成光阻薄膜4’ ；
[0067]步骤22、请参阅图2，图案化所述光阻薄膜4’，形成光阻层4，所述光阻层4的图案与待形成的第一线栅2和第二线栅3的图案相同；
[0068]步骤23、请参阅图3，利用所述光阻层4做遮挡同时对所述第一线栅材料层2’、以及第二线栅材料层3’进行蚀刻，蚀刻完成后去除光阻层4，得到位于所述衬底I上的第一线栅
2、及位于所述第一线栅2上的第二线栅3。
[0069]具体地，在本发明的第二实施例中，所述步骤2中制得的第一线栅2和第二线栅3的线栅周期可以相同也可以不同，该第一线栅2和第二线栅3的分别通过两道图案化制程制得，具体过程为:
[0070]步骤21’、请参阅图4，在所述衬底I沉积形成第一线栅材料层2’，在所述第一线栅材料层2’上涂布光阻，形成第一光阻薄膜41’ ；
[0071]步骤22’、请参阅图5，图案化所述第一光阻薄膜41’，形成第一光阻层41，所述第一光阻层41的图案与待形成的第一线栅2的图案相同；
[0072]步骤23’、请参阅图6，利用所述第一光阻层41做遮挡对所述第一线栅材料层2’进行蚀刻，蚀刻完成后去除第一光阻层41，形成位于所述衬底I上的第一线栅2;
[0073]步骤24’、请参阅图7，在所述第一线栅2上沉积形成第二线栅材料层3’，在所述第二线栅材料层3 ’上再次涂布光阻，形成第二光阻薄膜42 ’ ；
[0074]步骤25’、请参阅图8，图案化所述第二光阻薄膜42’，形成第二光阻层42，所述第二光阻层42的图案与待形成的第二线栅3的图案相同；
[0075]步骤26’、请参阅图9，利用所述第二光阻层42做遮挡对所述第二线栅材料层3’进行蚀刻，蚀刻完成后去除第二光阻层42，形成位于所述第一线栅2上的第二线栅3。
[0076]综上所述，本发明提供了一种亚波长光栅偏光片，该亚波长光栅偏光片包括一层金属线栅和一层半导体线栅，通过增加半导体线栅能够在实现偏光功能的同时过滤紫外波段的光线，将该亚波长光栅偏光片应用于显示设备之中取代普通的偏光片，能够保护用户的视力。本发明还提供亚波长光栅偏光片的制作方法，该方法制作的亚波长光栅偏光片包括一层金属线栅和一层半导体线栅，通过增加半导体线栅能够在实现偏光功能的同时过滤紫外波段的光线，将该亚波长光栅偏光片应用于显示设备之中取代普通的偏光片，能够保护用户的视力，并且该方法制备金属线栅和半导体线栅的线栅周期可以相同也可以不同。
[0077]以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种亚波长光栅偏光片，其特征在于，包括:透明的衬底(I)、设于所述衬底(I)上的第一线栅(2)、设于所述第一线栅(2)上的第二线栅(3); 所述第一线栅(2)的材料为金属材料与半导体材料中的一种，所述第二线栅(3)的材料为金属材料与半导体材料中不同于第一线栅(2)的材料的另一种。2.如权利要求1所述的亚波长光栅偏光片，其特征在于，所述第一线栅(2)与所述第二线栅(3)的线栅周期相同。3.如权利要求1所述的亚波长光栅偏光片，其特征在于，所述第一线栅(2)与所述第二线栅(3)的线栅周期不同。4.如权利要求1所述的亚波长光栅偏光片，其特征在于，当所述第一线栅材料为半导体材料时，所述第一线栅(2)的线宽小于或等于200nm; 当所述第二线栅材料为半导体材料时，所述第二线栅(3)的线宽小于或等于200nm。5.如权利要求1所述的亚波长光栅偏光片，其特征在于，所述半导体材料为多晶硅，所述金属材料为铝、银、或金。6.—种亚波长光栅偏光片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、提供一透明的衬底(I)、金属材料与半导体材料； 步骤2、利用金属材料与半导体材料在所述衬底(I)上通过沉积及图案化工艺，分别形成位于所述衬底(I)上的第一线栅(2)、及位于所述第一线栅(2)上的第二线栅(3)，所述第一线栅(2)与第二线栅(3)的材料不同。7.如权利要求6所述的亚波长光栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述步骤2具体包括: 步骤21、在所述衬底(I)依次沉积形成第一线栅材料层(2’)、以及第二线栅材料层(3’)，在所述第二线栅材料层(3’)上涂布光阻材料，形成光阻薄膜(4’); 步骤22、图案化所述光阻薄膜(4’)，形成光阻层(4)，所述光阻层(4)的图案与待形成的第一线栅(2)和第二线栅(3)的图案相同； 步骤23、利用所述光阻层(4)做遮挡同时对所述第一线栅材料层(2’)、以及第二线栅材料层(3’)进行蚀刻，蚀刻完成后去除光阻层(4)，得到位于所述衬底(I)上的第一线栅(2)、及位于所述第一线栅(2)上的第二线栅(3); 所述第一线栅(2)与所述第二线栅(3)的线栅周期相同。8.如权利要求6所述的亚波长光栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述步骤2具体包括: 步骤21’、在所述衬底(I)沉积形成第一线栅材料层(2’)，在所述第一线栅材料层(2’)上涂布光阻，形成第一光阻薄膜(41’)； 步骤22’、图案化所述第一光阻薄膜(41’)，形成第一光阻层(41)，所述第一光阻层(41)的图案与待形成的第一线栅(2)的图案相同； 步骤23’、利用所述第一光阻层(41)做遮挡对所述第一线栅材料层(2’)进行蚀刻，蚀刻完成后去除第一光阻层(41)，形成位于所述衬底(I)上的第一线栅(2); 步骤24’、在所述第一线栅(2)上沉积形成第二线栅材料层(3’)，在所述第二线栅材料层(3’)上再次涂布光阻，形成第二光阻薄膜(42’)； 步骤25’、图案化所述第二光阻薄膜(42’)，形成第二光阻层(42)，所述第二光阻层(42)的图案与待形成的第二线栅(3)的图案相同； 步骤26’、利用所述第二光阻层(42)做遮挡对所述第二线栅材料层(3’)进行蚀刻，蚀刻完成后去除第二光阻层(42)，形成位于所述第一线栅(2)上的第二线栅(3); 所述第一线栅(2)与第二线栅(3)的线栅周期相同或不同。9.如权利要求6所述的亚波长光栅偏光片的制作方法，其特征在于，当所述第一线栅材料为半导体材料时，所述第一线栅(2)的线宽小于或等于200nm; 当所述第二线栅材料为半导体材料时，所述第二线栅(3)的线宽小于或等于200nm。10.如权利要求6所述的亚波长光栅偏光片的制作方法，其特征在于，所述半导体材料为多晶硅，所述金属材料为铝、银、或金。
【文档编号】G02B5/30GK105938214SQ201610518383
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】陈黎暄, 李泳锐
【申请人】深圳市华星光电技术有限公司